Ako fungujú výkonné priemyselné veterné turbíny

Prirodzenou reakciou atmosféry na nerovnomerné zahrievanie jej rôznych vrstiev je vietor. Výsledné poklesy atmosférického tlaku spôsobujú, že vietor fúka z oblastí s vysokým tlakom do oblastí s nízkym tlakom a čím väčší je tlakový rozdiel, tým silnejší je vietor – tým vyššia je jeho rýchlosť. Teoreticky sa odhaduje, že až 2 % slnečného žiarenia sa premení na mechanickú veternú energiu v dôsledku prirodzeného pohybu vzduchu v atmosfére.

Je známe, že topografia určitej oblasti môže buď zosilniť vietor, alebo obmedziť prúdenie vzduchu. Takže v oblastiach pohorí, priesmykov, v blízkosti riečnych kaňonov sú podmienky na inštaláciu veterných turbín naozaj ideálne. A ak si pamätáme, že výkon, ktorý možno získať z vetra, je úmerný množstvu vzduchu prechádzajúceho turbínou a kocke jeho rýchlosti, potom je ľahké pochopiť vyhliadky, ktoré sa týmto smerom rýchlo otvárajú.

Vietor je nepochybne jedným z najsľubnejších obnoviteľných zdrojov prírodnej energie.Nie nadarmo sa v mnohých krajinách z roka na rok stavia viac a viac veterných elektrární, najmä veterných elektrární na pobrežných častiach morí, oceánov a na rovinách.

Nárazový charakter vetra neprispieva k stabilnému zásobovaniu elektrických sietí, preto sa akumulácia energie za účelom jej ďalšieho využitia stáva dôležitou úlohou. Ale táto úloha sa rieši — budujú sa priemyselné a súkromné ​​batériové skladovacie systémy, prijímajú sa opatrenia na zabezpečenie neprerušovaného napájania.

A teraz môžeme s istotou povedať, že výkonný priemyselný veterný generátor (napríklad Enercon E-126) s kapacitou 6-8 MW, integrovaný do systému napájania malého mesta, bude schopný uspokojiť potreby svojich obyvateľov. a potreby elektrifikovanej infraštruktúry.

Poďme však k veci a pozrime sa na zariadenie priemyselného veterného generátora. Koniec koncov, každý veterný generátor je produktom starostlivého inžinierskeho myslenia, výsledkom presných výpočtov a dlhého návrhu na získanie efektívneho a spoľahlivého prevodníka veternej energie na elektrickú energiu, a preto každý detail obrovskej konštrukcie nie je v žiadnom prípade náhodný. . Napríklad sa pozrieme na dizajn veterného generátora Enercon E-126 a pozrieme sa na jeho hlavné časti.

veža

Veža (7), vysoká desiatky metrov, je oporou priemyselného veterného generátora. Je celý vyrobený zo železobetónu postupným odlievaním do debnenia alebo zostavený z krátkych železobetónových krúžkov, ktoré sú namontované postupne na seba a spojené pretiahnutím káblov rámu cez ne.Železobetón je dostatočne pevný, aby udržal ťažkú ​​turbínu a gondolu vo výške, ako aj vydržal zaťaženie vyplývajúce z prevádzky veternej turbíny, čím sa zabráni prevráteniu konštrukcie.

Základňa veže spočíva na železobetónovej podnoži (8), ktorej hmotnosť je úmerná hmotnosti samotnej veže. Napríklad veterná turbína Enercon E-126 má celkovú hmotnosť asi 6000 ton. Podpera nemá valcový tvar, má tvar bližšie k zrezanému kužeľu ako k valcu. Rozšírená na základni, veža bezpečne drží celú konštrukciu v správnej polohe.

Lopatky a rotor

Lopatky (6) a rotor (5) priemyselnej veternej turbíny sú vyrobené zo špeciálneho kompozitného vlákna na báze ocele, lopatky sú podľa rozsahu zostavené zo samostatných segmentov alebo vyrobené ako monolit. Na pripevnenie lopatiek k rotoru sa spravidla používajú skrutky a náboj. Samotné lopatky sú pripevnené k náboju a náboj je pripevnený priamo k rotoru generátora.

Rotácia turbíny okolo veže

Na otáčanie turbíny okolo veže a asynchrónny motor (3) spojený ozubeným kolesom s prstencom na základni gondoly. V závislosti od veľkosti veterného generátora a jeho výkonu môže byť jeden až tri takéto motory.

Elektrocentrála

Ak sa ako generátory pre veterné turbíny používali skoršie jednotky podobného dizajnu ako štandardné synchrónne generátory, potom sa začiatkom roku 2000 objavila taká inovácia ako prstencový generátor (1). Tu je rotor turbíny spojený s nábojom zároveň rotorom generátora.

Nezávislé budiace vinutia sú umiestnené na prstencovom rotore, tvoriacom magnetické póly, respektíve na statore vinutia statora. Vinutie statora je rozdelené na časti (v prípade Enercon E -126 — na štyri časti), z ktorých každá je pripojená k samostatnému usmerňovaču. Regulátor generátora je umiestnený v strojovni (2) gondoly.

Invertor

Po usmernení sa jednosmerné napätie 400 voltov privádza do meniča (4) inštalovaného na päte veže, kde sa energia premieňa na striedavý prúd a po transformácii sa dodáva do elektrického vedenia.

Na kľúčové komponenty modernej priemyselnej veternej turbíny sme sa pozreli na príklade modelu Enercon E-126, ktorý bol prvýkrát inštalovaný pri nemeckom meste Emden v roku 2007. V súčasnosti je výkon generátora 7,58 MW, čo stačí na napájanie 4 500 víl s elektrina po celý rok.

K dnešnému dňu spoločnosť Enercon postavila viac ako 13 000 takýchto veterných turbín po celom svete, pričom ich celkový inštalovaný výkon už v roku 2010 presiahol 2 846 MW.