Kako delujejo močne industrijske vetrne turbine

Naravna reakcija atmosfere na neenakomerno segrevanje njenih različnih plasti je veter. Posledični padci atmosferskega tlaka povzročijo, da veter piha z območij visokega tlaka na območja nizkega tlaka in večja kot je razlika v tlaku, močnejši je veter – večja je njegova hitrost. Teoretično se ocenjuje, da se do 2 % sončnega sevanja zaradi naravnega gibanja zraka v ozračju pretvori v mehansko energijo vetra.

Znano je, da lahko topografija določenega območja poveča veter ali omeji pretok zraka. Tako so na območjih gorskih verig, prelazov, ob rečnih kanjonih razmere za postavitev vetrnih turbin res idealne. In če se spomnimo, da je moč, ki jo lahko pridobimo iz vetra, sorazmerna z maso zraka, ki prehaja skozi turbino, in kocko njene hitrosti, potem je enostavno razumeti možnosti, ki se hitro odpirajo v tej smeri.

Veter je nedvomno eden najbolj obetavnih obnovljivih virov naravne energije.Ni zaman, da se v mnogih državah iz leta v leto gradi vse več vetrnih elektrarn, zlasti vetrnih elektrarn na obalnih delih morij, oceanov in v ravninah.

Sunkovita narava vetra ne prispeva k stabilni oskrbi električnih omrežij, zato postane kopičenje energije za njeno nadaljnjo uporabo pomembna naloga. Toda ta naloga se rešuje - gradijo se industrijski in zasebni sistemi za shranjevanje baterij, izvajajo se ukrepi za zagotovitev neprekinjenega napajanja.

In zdaj lahko z gotovostjo trdimo, da bo močan industrijski vetrni generator (kot je Enercon E-126) z zmogljivostjo 6-8 MW, integriran v sistem oskrbe z električno energijo majhnega mesta, lahko zadovoljil potrebe svojih prebivalcev. in potrebe elektrificirane infrastrukture.

Vendar pa preidimo k bistvu in si oglejmo napravo industrijskega vetrnega generatorja. Navsezadnje je vsak vetrni generator plod natančnega inženirskega razmišljanja, rezultat natančnih izračunov in dolgotrajnega načrtovanja za učinkovit in zanesljiv pretvornik vetrne energije v električno energijo, zato vsaka podrobnost ogromne konstrukcije nikakor ni naključna. . Na primer, se bomo sklicevali na zasnovo vetrnega generatorja Enercon E-126 in si ogledali njegove glavne dele.

Stolp

Več deset metrov visok stolp (7) je nosilec industrijskega vetrnega generatorja. V celoti je izdelan iz armiranega betona z zaporednim vlivanjem v opaž ali sestavljen iz kratkih armiranobetonskih obročev, ki so zaporedno nameščeni drug na drugega in povezani z vlečenjem okvirnih kablov skozi njih.Armirani beton je dovolj močan, da visoko zadrži težko turbino in gondolo, ter prenese obremenitev, ki je posledica delovanja vetrne turbine, in preprečuje prevračanje konstrukcije.

Osnova stolpa sloni na armirano betonski podlagi (8), katere teža je sorazmerna s težo samega stolpa. Na primer, vetrna turbina Enercon E-126 ima skupno težo približno 6000 ton. Nosilec ni cilindrične oblike, ima obliko, ki je bližje prisekanemu stožcu kot cilindru. Stolp, razširjen na dnu, varno drži celotno konstrukcijo v pravilnem položaju.

Rezila in rotor

Lopatice (6) in rotor (5) industrijske vetrne turbine so izdelani iz posebnega kompozitnega vlakna na osnovi jekla, sestavljeni iz ločenih segmentov ali izdelani kot monolit, odvisno od obsega. Za pritrditev lopatic na rotor se praviloma uporabljajo vijaki in pesto. Same lopatice so pritrjene na pesto, pesto pa je pritrjeno neposredno na rotor generatorja.

Vrtenje turbine okoli stolpa

Za vrtenje turbine okoli stolpa, a asinhroni motor (3) z zobnikom povezan z obročem na dnu gondole. Odvisno od velikosti vetrnega generatorja in njegove moči so lahko od enega do treh takih motorjev.

Generator električne energije

Če so bile prejšnje enote, ki so po zasnovi podobne standardnim sinhronskim generatorjem, uporabljene kot generatorji za vetrne turbine, se je v začetku 2000-ih pojavila takšna inovacija kot obročni generator (1). Tukaj je rotor turbine, povezan s pestom, tudi rotor generatorja.

Neodvisna vzbujalna navitja so nameščena na obročnem rotorju, ki tvorijo magnetne pole, oziroma na statorju statorskega navitja. Navitje statorja je razdeljeno na dele (v primeru Enercon E-126 - na štiri dele), od katerih je vsak povezan z ločenim usmernikom. Krmilnik generatorja se nahaja v strojnici (2) gondole.

Inverter

Po popravljanju se enosmerna napetost 400 voltov dovaja na inverter (4), ki je nameščen na dnu stolpa, kjer se energija pretvori v izmenični tok in se po transformaciji dovaja v daljnovod.

Ključne komponente sodobne industrijske vetrne turbine smo si ogledali na primeru modela Enercon E-126, ki so ga leta 2007 prvič postavili v bližini nemškega mesta Emden. Zmogljivost generatorja je trenutno 7,58 MW, kar zadostuje za napajanje 4500 vil z elektrika vse leto.

Do danes je Enercon zgradil več kot 13.000 tovrstnih vetrnih turbin po vsem svetu, njihova skupna instalirana moč pa je že leta 2010 presegla 2.846 MW.