Функционисање и конструктивне карактеристике савремених типова ветропаркова

У чланку се разматрају принципи рада и карактеристике дизајна савремених ветротурбина за индустрију и приватни сектор.

Од давнина, човечанство је покушавало да укроти ветар, стављајући га у службу. У почетку су постојали једрењаци који за своје кретање користе енергију ветра, затим су ветрењаче почеле да се користе у свакодневном животу, али је сада дошло време да се енергија ветра користи у ветрогенераторима за производњу електричне енергије која служи људима.

У иностранству, прилично велики део електричне енергије производе ветроелектране (ХЕ), што се, искрено, не може рећи за Русију и земље пост-совјетског простора. Овде је очигледно – ми смо међу заосталима.

Употреба ветроелектрана у развијеним земљама света омогућава решавање не само проблема аутономног снабдевања електричном енергијом вила, сеоских кућа, дацха заједница, већ и еколошких проблема, јер нема загађења животне средине током производње електричне енергије. од савремених ветротурбина паркова уопште.

Хајде да погледамо принцип рада и детаљније главне врсте савремених ветроелектрана.

Принцип рада ветрогенератора

Било који принцип деловања ветроелектрана (ХЕ) састоји се у претварању кинетичке енергије ваздушног тока који се креће кроз раван лопатица или турбина у електричну енергију — коришћењем електричних генератора. Најчешћи тип савремених ветроелектрана су ветроелектране са лопатицама, које комбинују лопатичасте ветрогенераторе са хоризонталном осом ротације и ротационе генераторе са вртешком, у којој се - оса ротације налази вертикално. У наставку ћемо детаљније погледати ове врсте ветрогенератора.

Пројектовање главних типова ветротурбина

Сваки ветрогенератор се структурно састоји од основе, иначе зване јарбол, ротационог уређаја са ротирајућим лопатицама или ветротурбине, електричне енергије коју генерише генератор и батерије. Такође, у свакој ветроелектрани је неопходна јединица за контролу и конверзију.

Што се тиче броја лопатица, хидроелектричне турбине могу бити са две, три и више лопатица. Турбине са три лопатице су најчешће.Да би се спречио превремени квар ветротурбина, ветроелектране су опремљене системом за аеромеханичку стабилизацију брзине ротације њихових лопатица.

Електрични генератор који производи електричну енергију у ветроелектрани је директно повезан са њеном турбином, када је оса ротације ветротурбине и генератора иста, или преко механичког преносника који преноси обртна кретања лопатица турбине на генератор. Савремени ветропаркови углавном користе синхроне вишеполне генераторе без четкица са трајним магнетима, који се конструктивно израђују у потпуно затвореном кућишту и од стандардних елемената.

У зависности од смера и „притиска“ струјања ваздуха на лопатице турбине, може се преоријентисати ротационим механизмом инсталације у правцу који је оптималан за њен ефикасан рад.

Функционално, јединица за контролу и конверзију снаге је дизајнирана да складишти електричну енергију коју генерише ветропарк у својим батеријама за складиштење са њеном накнадном конверзијом са 12В ДЦ напона у 220В АЦ напона — помоћу „инвертера“.

Управљачка јединица такође омогућава праћење и контролу процеса пуњења батерије, снаге електричног генератора итд.

Различите опције за завршну обраду модерних ветроелектрана, како за индустријску употребу, тако и за оне које се користе у приватном сектору, омогућавају вам да изаберете сваку, најоптималнију опцију за сваког корисника.

Тренутно су у свету најраспрострањенији ветрогенератори типа лопатица, чија је оса ротације лопатица паралелна или хоризонтална у односу на смер струјања ваздуха. У суштини, о овим ветротурбинама ћемо говорити касније.

Лопатица ветропарка са хоризонталном осом ротације

Ефикасност коришћења енергије ветра за ову врсту ветротурбина достиже 48%, што је много више него код карусел генератора. Овај тип ветрогенератора може бити са две и три лопатице.

Овде се најефикаснији рад уређаја постиже када је ветар усмерен окомито на раван ротације лопатица генератора. Стога, чак и конструктивно, ова врста „ветротурбине” има уређај који омогућава аутоматску ротацију генератора управно на смер ветра. Производња енергије овог типа ветропарка зависи директно од брзине ветра (њеног притиска), као и од пречника и површине лопатица саме ветротурбине.

Вртешке или ротирајуће ветроелектране

Ова врста ветротурбина има вертикалну осу ротације, на којој је монтиран и причвршћен точак, примајући површине за ветар. Значајна предност ове врсте ветроелектрана је то што могу да раде без промене положаја – у било ком смеру струјања ваздуха. Ова врста ветротурбина се споро креће и нечујно, а као генератори за производњу енергије користе се вишеполни електрични генератори мале брзине.

Савремени ветропарк са хоризонталном и вертикалном осом ротације

Друге врсте савремених ветроелектрана

Поред тога, недавно су се појавила најновија достигнућа ветротурбина са фундаментално новим дизајном, који се структурно састоје од базе са три лежаја која се налази на снажном темељу. На постољу је монтиран прстенасти генератор, са уграђеним лежајем и централним ротором. Прстен таквог генератора може бити пречника преко 100 метара. Такви ветропаркови се користе за индустријску производњу енергије.

У функцији су и ветропаркови, који се састоје од неколико десетина малих ветротурбина - модула, структурно уједињених у јединствени систем за отклањање грешака за производњу електричне енергије.

Недавно су амерички стручњаци развили и пустили у индустријску производњу малу турбинску ветроелектрану «Виндгате» намењену приватном сектору. Турбински точак достиже 1,8 метара у пречнику и ротира се на хоризонталној оси. Крајеви лопатица такве турбинске инсталације имају трајне магнете, услед чега заправо имамо велики ротор - који се окреће у интегралном кућишту статора инсталације. Такви ветрогенератори Виндгате могу се инсталирати чак и на крову приватне куће или викендице и веома су ефикасни, а њихова цена је око 4,5-5 хиљада америчких долара.

Закључак

Треба напоменути да се изградња ветроелектрана стално унапређује и, сходно томе, побољшавају се њихови технолошки параметри, аеродинамика, а што је најважније, цена ових еколошки чистих енергетских блокова будућности све мање „гризе“ за једноставног потрошача.