Дори да звучи забавно, вятърната турбина е противоположност на вентилатора – вместо да използва енергия, за да произвежда вятър, тя използва вятъра, за да създава енергия. Това наред с фотоволтаичните системи е основен метод са производство на енергия от възобновяем източник, при който не се изхвърлят вредни газове по време на производството.
И въпреки че енергията е по-скъпа от електричеството, което получаваме от топлоелектрическите и ядрените електроцентрали, вятърната турбина става все по-популярно решение. Турбините са изключително удобни за локална употреба в отдалечени райони
Какво представлява вятърът
Може да се приеме, че вятърът е форма на слънчева енергия, тъй като съществуването му се обуславя от три едновременни условия:
- неравномерно нагряване на земната повърхност от слънцето;
- неравности по земната повърхност;
- въртене на Земята.
Когато слънцето нагрява определен терен, въздухът над него абсорбира част от топлината. С нарастването на температурата той се разширява, става по-лек и се издига. Студеният въздух от своя страна се стреми да запълни „празното” пространство, оставено след топлия. Точно това движение на студения въздух образува наричания от нас вятър.
Хората отдавна знаят, че посоката и силата на вятъра могат да се променят от различия в терена, от наличие на водни обекти, от растителност и други географски особеност на конкретното място. И използват това, за да могат да плават с платноходи, да пускат хвърчила, да летят с парапланери и… да създават електричество, например с използване на вятърната турбина.
Как вятърът носи енергия
Въздухът е съставен от частици, също както всяко тяло, но на такова разстояние една от друга, че позволяват на въздуха да не притежава форма. Те могат лесно да се движат и точно това прави вятърът – движи ги бързо в определена посока. Движението, само по себе си, е кинетична енергия, която е уловена от витлата на турбината. На практика ветрогенераторите превръщат кинетичната енергия от вятъра в механична, която от своя страна кара генератора да произвежда електричество.
Устройство на вятърната турбина
В най-прост вид вятърната турбина се състои от три части: роторни лопатки, вал и генератор.
Роторните лопатки са устройствата, които „улавят” вятъра. Той се блъска в тях и ги бута, като прехвърля част от собствената си енергия, за да ги задвижи. Разработени са така, че лесно да бъдат задвижени и от по-леки ветрове, а при движението си да завъртат вала, към който са прикрепени.
Валът пък завърта ротора на генератор, който е същността на вятърната турбина. Генераторът тук работи като всички останали, на принципа на електромагнитната индукция. Състои се от статор с проводници и ротор с електромагнит. При завъртането на ротора в проводниковите намотки се генерира електрическо напрежение, което създава електрически ток.
История на вятърната турбина
Енергията на вятъра се използва от хилядолетия – първите сведения за платноходки са от 3000 г. пр. н. е. 1000 години по-късно се появяват първите вятърни мелници, които стриват зърно на прах, като завъртат мелнични камъни. Но за създаване на електричество вятърът започва да се използва едва през 30-те години на XX век.
През 80-те години обичайната мощност на вятърна турбина е била около 150 kW. През 2006 промишлените турбини са с капацитет от 1 до 4 MW. А 1 MW мощност, създадена от ветрогенератор, може да осигури от 2,4 до 3 млн киловатчаса електричество годишно.
В световен мащаб към момента вятърните турбини произвеждат толкова електричество, колкото осем големи атомни централи – както за промишлени, така и за домакински нужди. За пълното обслужване на едно домакинство е достатъчен ветрогенератор с капацитет 10 kW.
Видове вятърни турбини
Днешните ветрогенератори са основно два вида: с вертикална ос и с хоризонтална ос .
Вятърната турбина с вертикална ос се използва рядко. При нея валът е монтиран на вертикална ос, така че перките са успоредни на земната повърхност. Тя улавя вятър от всяка посока, но има нужда от начален тласък, за да се завърти, и обикновено този тласък се дава от електрическа система.
Освен това стои ниско до земната повърхност, което я прави от една страна лесно за обслужване, но от друга страна по-малко ефективна, тъй като ветровете, които улавя, са по-слаби.
При вятърната турбина с хоризонтална ос перките (най-масово е с перки) се издигат на оптимална височина – обикновено около 80 м във въздуха. Така могат да улавят най-добрата скорост на вятъра, като в същото време заемат малко място на повърхността на земята. Освен лопатки, вал и генератор, в системата му влизат още няколко задължителни елемента:
- скоростната кутия, която усилва скоростта на въртенето, преди да го предаде към генератора;
- електронен контролен блок, който изключва турбината в случай на неизправност;
- регулатор, който се грижи за улавянето на вятъра;
- спирачки, които спират въртенето на вала в случай на претоварване или отказ на системата;
- корпус, който държи всички изброени елементи, заедно с лопатките, вала и генератора;
- кула, върху която е монтиран корпусът и която осигурява необходимата височина;
- електрическо оборудване, което пренася създаденото електричество от генератора и подсигурява работата, която вършат защитните механизми.
Вятърната турбина обикновено не се свързва към акумулатори, а директно в електроразпределителната мрежа. В повечето случаи се налага да се добавят и честотни преобразуватели, за да фиксират честотата на създаденото електричество.
Няма коментари