Ветряная турбина с горизонтальной осью состоит из следующих основных частей:

Ротор имеет одну или несколько лопастей и ступицу. С точки зрения производительности и общей стоимости это считается важным компонентом.Ротор может иметь одну, две, три или более лопастей. Ротор, который содержит одну лопасть, нуждается в противовесе для устранения вибрации, но эта конструкция неприменима в тех областях, где снег на лопастях может вывести машину из равновесия.

Ротор с двумя лопастями используется чаще, потому что он более прочный, простой и дешевый, чем ротор с 3 лопастями. Тем не менее, в последнее время 3-лопастной ротор широко используется, потому что 3-лопастной ротор распределяет напряжение более равномерно по мере того, как турбина раскручивается или рыскает во время изменения ориентации ветра.

Ступица — это самый важный и главный компонент ветряной турбины с горизонтальной осью. В жесткой ступице все лопасти крепятся болтами к ступице. Эта ступица жестко соединяется с валом турбины. Лопатки консольно закреплены на валу турбины и передают свои динамические нагрузки непосредственно на вал.

Система силовой передачи турбины состоит из множества электрических и механических частей, которые преобразуют механическую энергию, поглощаемую ступицей ротора, в электрическую.Силовая передача HAWT имеет узел вала турбины (также известный как главный вал), смазку, вспомогательный блок управления, генератор, тормоз ротора, приводной вал генератора, скоростной редуктор и функции охлаждения.

Лопасть ветряной турбины используется для получения КЭ от ветра и преобразования этой энергии в мощность вращения (механическую мощность). Эти лопатки расположены на ступице ротора турбины. Древесная эпоксидная смола или полиэстер, армированный стекловолокном, используются для конструирования лопастей ветряных турбин.

Ротор турбины может иметь одну или несколько лопаток в зависимости от конструкции турбины. Ветрогенераторы с максимальной горизонтальной осью имеют три лопасти. В прошлом концепция нескольких лопастей использовалась для фрезерования и перекачивания.

Башня — это компонент горизонтальной ветряной турбины, который поддерживает ступицу ротора и гондолу. Эти башни состоят из стальной решетки, бетона или стальных труб. Высота башни играет важную роль в производительности HWAT.Более высокая башня позволяет турбине поглощать максимальную кинетическую энергию ветра и производить максимальное количество электроэнергии. Производительность типичной ветряной турбины увеличивается с высотой и снижает турбулентность ветра.

Для поддержки башни и различных компонентов турбины требуется отличный фундамент, а вес башни составляет кг .

Ветрогенератор с горизонтальной осью имеет следующие основные типы:

1. Ветровая турбина
2. Турбина против ветра

Противоточная турбина — это турбина, ротор которой обращен к ветру. Основным преимуществом этой ветряной турбины является то, что она останавливает ветровую тень на задней части башни.

В настоящее время большинство HAWT изготавливаются с этой конструкцией.

• Эта конструкция негибкая и располагается на определенном расстоянии от башни.
• Уменьшает тень башни.
• Эта турбина способна избегать ветровой тени на задней части башни.
• Ротор всегда обращен к ветру, так как ему нужен механизм рыскания.

В этой ветряной турбине ротор расположен на нижней стороне башни.В турбине с подветренной стороны ветер сначала обращен к башне, а затем к лопастям ротора.

• Эта ветряная турбина с горизонтальной осью не имеет механизма отклонения от курса — гондола и ротор сконструированы таким образом, чтобы ветер мог двигаться управляемым образом.
• Эта турбина сталкивается с некоторыми колебаниями мощности ветра из-за прохождения ротора ветровой шторкой башни. Другими словами, ротор находится за гондолой башни и вызывает колебания силы ветра.

Горизонтальная ветряная турбина имеет следующие основные преимущества и недостатки:

• По сравнению с ветряком с вертикальной осью имеет большую выходную мощность
• В горизонтальной ветряной турбине лопатки лежат с одной стороны от центра тяжести турбины, что улучшает устойчивость
• Дистанционно отрегулируйте угол атаки, чтобы улучшить управление и позволить турбине извлекать экстремальный объем энергии ветра в течение дня и сезона
• Имеет способность деформировать лопасти так, чтобы лопасти турбины имели оптимальный угол атаки
• Дешевле по сравнению с VAWT
• Высокая башня получает более сильный ветер при изменении сдвига ветра
• Высокая эффективность
• Лопасть также может наклонять лопасть ротора во время шторма, чтобы минимизировать повреждение
• Ветровая турбина с горизонтальной осью имеет слишком высокую надежность, чем ветряная турбина с вертикальной осью
• Повышенная производительность
• Надежнее
• Преимущественно самозапускающийся
• Имеет высокую скорость вращения

• Большой размер
• Его транспортировка затруднена
• Сложно установить
• Обслуживание горизонтальных ветряных турбин сложнее, чем других типов ветряных турбин.
• Потребность в крупной технике для строительства HAWT
• Обладает повышенным шумом

Основное различие между вертикальной ветряной турбиной и горизонтальной ветровой турбиной приведено ниже:

ср.	VAWT	HAWT
1.	Работает в условиях турбулентного воздушного потока.	Работает в условиях обтекания потоком воздуха.
2.	Вал главного ротора ветряных турбин с вертикальной осью закреплен в вертикальном направлении.	Главный вал ротора ветряной турбины с горизонтальной осью закреплен в горизонтальном направлении.
3.	Малая норма вместимости,	Высокий показатель вместимости.
4.	Имеет низкий КПД.	Обладает высоким КПД.
5.	Простое техническое обслуживание.	Техническое обслуживание затруднено.
6.	Менее надежен.	Надежнее.
7.	Сопротивление — главная сила.	Лифт — главная сила.
8.	Механизм рыскания не требуется.	Требуется механизм рыскания.

В настоящее время коммерческое VAWT менее эффективно, чем коммерческое HAWT.Однако в конечном итоге это изменится, поскольку VAWT может быть более эффективным. VAWT, который в два раза шире и выше, чем HAWT, увеличит свою производительность на 35%, если направление ветра наклонено на 25 ^o . Если КПД VAWT составляет 45% при вертикальном размещении, этот наклон также повысит КПД до 61%. Это даже выше, чем HAWT, и это также достижимо с помощью этой турбины. Когда ветряная турбина с горизонтальной осью наклоняется (отклоняется) от ветра, она просто теряет свою мощность.В ветряной турбине с вертикальной осью мощность увеличивается и уменьшается за счет увеличения или уменьшения угла лопасти. Чем шире VAWT, тем он эффективнее.

Конкретные конфигурации VAWT могут генерировать менее дорогую электроэнергию, чем HAWT. Морская ветряная электростанция VAWT — одна из них. Используются рядом расположенные друг над другом ряды роторов, а вся стена защищена от ветра (высокие каблуки) для поддержания и контроля превышения скорости. При использовании множества составных VAWT ветровая стена выигрывает от закона квадрата / куба.Проще говоря, стоимость и масса увеличиваются примерно с той же скоростью, что и площадь охвата. Однако для очень больших HAWT потенциальные затраты и масса увеличиваются быстрее, чем охватываемая площадь.

Ветровая стенка свободно плавает, регулируется вокруг неподвижного буя, чтобы справляться с ветром. По сравнению с другими одиночными VAWT или HAWT, общая площадь ветровой стены намного больше, а компоненты достаточно малы, чтобы получить преимущество от массового производства.

• TUGE Energia (Эстония)
• Юго-Запад (США)
• Guietrevolution (Великобритания)
• Hi-VAWT (Тайвань)
• Энесере (Италия)
• Борни (Испания)
• World Wind (Индия)
• China Guodian Corporation (Китай)
• Сузлон (Индия)
• RRB Energy Limited (Индия)
• Inox Wind (Индия)
• Elecon Engineering (Индия)
• PacWind (США)
• Shanghai Electric (Китай)
• SANY (Китай)
• Goldwind (Китай)
• Evision Energy (Китай)
• CRRC (Китай)
• UNISON (Южная Корея)
• Сенвион (Германия)
• NoyaWind (Россия)
• Nordex SE (Германия)
• Acciona (Испания)
• Enercon (Германия)

Кто изобрел ветряную турбину с вертикальной осью?

В 1920-х годах Жорж Дарье s изобрел первую вертикальную ветряную турбину.

Какие типы ветряных турбин с вертикальной осью?

Ветряная турбина с вертикальной осью имеет следующие три типа:

1. Турбина Giromill
2. Ветряная турбина Дарье
3. Ветряная турбина Савониуса

Кто изобрел ветряную турбину с горизонтальной осью?

В 1957 году Йоханнес Юул изобрел первую ветряную турбину с горизонтальной осью.

Какие типы ветряных турбин с горизонтальной осью?

Ветряная турбина с горизонтальной осью имеет следующие три типа:

1. Противоточная турбина
2. Противоточная турбина

Какую мощность может производить вертикальная ветряная турбина?

Вертикальная ветряная турбина может генерировать 10x , мощность на акр в качестве горизонтального аналога.

VAWT или HAWT лучше?

• VAWT занимает меньше места, чем HAWT.
• HAWT наиболее известен благодаря своему более высокому КПД, чем VAWT.
• Вертикальная ветряная турбина работает тише, чем горизонтальная ветряная турбина.
• VAWT сильнее, чем HAWT
• VAWT легче обслуживать, чем HAWT

Вертикальные ветряные турбины тише горизонтальных?

Вертикальные ветряные турбины работают тише, чем горизонтальные.Кроме того, эти турбины более экономичны, меньше по размеру, всенаправленны и мощнее горизонтальных ветряных турбин.

Ветряные турбины переменного или постоянного тока?

Ветряная турбина — это машина переменного тока, поскольку она имеет длительный срок службы и не требует значительного обслуживания. Почти все ветряные турбины, используемые для производства электроэнергии, большие или маленькие, используют генераторы переменного тока.

Эта статья про типы ветряных турбин. В этой статье я объясняю различные аспекты ветряных турбин с горизонтальной и вертикальной осью.Итак, VAWT легко установить, но их эффективность ниже, чем HAWT. В этой статье я изо всех сил пытаюсь объяснить эти две турбины. Если у вас есть какие-либо проблемы, связанные с этой статьей, дайте мне знать в разделе комментариев. Я постараюсь изо всех сил для вашего разъяснения.

Узнать больше:

1) Что такое ветряная турбина?

2) Как работает паровая турбина?

3) Как работает водяная турбина?

Типы ветряных турбин — Energy Education

Есть два разных типа ветряных турбин .Эти турбины часто используются для микрогенерации, что означает, что их можно установить в доме для выработки электроэнергии. У обоих этих типов ветряных турбин есть свои преимущества и недостатки.

Горизонтально-осевые ветряки

Ветряные турбины с горизонтальной осью являются наиболее часто используемыми турбинами из-за их прочности и эффективности. Основание башен должно быть чрезвычайно прочным, чтобы вал ротора мог быть установлен наверху башни, что позволяет турбине подвергаться воздействию более сильных ветров. Поскольку лопасти турбины перпендикулярны ветру, вращение лопастей может генерировать большую мощность по сравнению с ветряной турбиной с вертикальной осью. Однако конструкция турбины этого типа требует тяжелой опоры для башни, чтобы выдержать вес лопастей, коробки передач и генератора, а также использования большого крана для подъема компонентов на вершину башни.

В ситуации, когда ветер дует вниз, конструкция турбины может страдать от усталости металла, что может привести к разрушению конструкции. Это решается проектированием турбин с противветренной конструкцией. Дополнительное управление рысканием необходимо для ветряных турбин с горизонтальной осью, чтобы отслеживать направление ветра и предотвращать повреждение турбины. ^[3]

Ветряные турбины с вертикальной осью

Ветровые турбины с вертикальной осью менее подвержены частым изменениям направления ветра по сравнению с ветряными турбинами с горизонтальной осью из-за того, что лопасти вращаются на валу ротора перпендикулярно земле.С установленными таким образом лопастями и валом турбине не нужно вращаться, чтобы отслеживать направление ветра. Вал устанавливается на уровне земли из-за трудностей установки вала и его компонентов на башне. Преимущество установки на уровне земли состоит в том, что турбину проще обслуживать и ее можно устанавливать в таких местах, как крыши домов. Недостатки этой турбинной установки заключаются в том, что эффективность ниже из-за сопротивления воздуха и более низких скоростей ветра по сравнению с более высокими скоростями ветра, встречающимися на больших высотах. ^[3]

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Как работает ветряная турбина

От огромных ветряных электростанций, вырабатывающих электроэнергию, до небольших турбин, питающих один дом, ветровые турбины по всему миру вырабатывают чистую электроэнергию для различных энергетических нужд.

В Соединенных Штатах ветряные турбины становятся обычным явлением. С начала века общая мощность ветроэнергетики в США увеличилась более чем в 24 раза. В настоящее время в США достаточно ветроэнергетических мощностей.S. для выработки электроэнергии, достаточной для питания более 15 миллионов домов, помогая проложить путь к экологически чистой энергии будущего.

Концепция использования энергии ветра для выработки механической энергии восходит к тысячелетиям. Еще в 5000 году до нашей эры египтяне использовали энергию ветра для передвижения лодок по реке Нил. Американские колонисты использовали ветряные мельницы для измельчения зерна, перекачивания воды и распиловки древесины на лесопилках. Сегодняшние ветряные турбины — это современный эквивалент ветряной мельницы, преобразующий кинетическую энергию ветра в чистую возобновляемую электроэнергию.

Как работает ветряная турбина?

Большинство ветряных турбин состоит из трех лопастей, установленных на башне из стальных труб. Реже встречаются варианты с двумя лопастями, с бетонными или стальными решетчатыми башнями. На высоте 100 футов или более над землей башня позволяет турбине использовать преимущества более высоких скоростей ветра, обнаруживаемых на больших высотах.

Турбины улавливают энергию ветра с помощью лопастей, похожих на пропеллер, которые действуют как крыло самолета. Когда дует ветер, с одной стороны лезвия образуется карман с воздухом низкого давления.Затем воздушный карман низкого давления притягивает к себе лезвие, вызывая вращение ротора. Это называется лифтом. Сила подъемной силы намного сильнее, чем сила ветра на передней стороне лопасти, что называется сопротивлением. Комбинация подъемной силы и сопротивления заставляет ротор вращаться как пропеллер.

Ряд шестерен увеличивают вращение ротора с примерно 18 оборотов в минуту до примерно 1800 оборотов в минуту — скорость, которая позволяет генератору турбины вырабатывать электричество переменного тока.

Обтекаемый корпус, называемый гондолой, содержит ключевые компоненты турбины — обычно включая шестерни, ротор и генератор — находятся внутри корпуса, называемого гондолой. Некоторые гондолы, расположенные на вершине турбинной башни, достаточно велики, чтобы на них мог приземлиться вертолет.

Другой ключевой компонент — это контроллер турбины, который не позволяет скорости ротора превышать 55 миль в час, чтобы избежать повреждения сильным ветром. Анемометр непрерывно измеряет скорость ветра и передает данные контроллеру.Тормоз, также расположенный в гондоле, останавливает ротор механически, электрически или гидравлически в аварийных ситуациях. Изучите интерактивный рисунок выше, чтобы узнать больше о механике ветряных турбин.

Типы ветряных турбин

Есть два основных типа ветряных турбин: с горизонтальной осью и с вертикальной осью.

Большинство ветряных турбин имеют горизонтальную ось: конструкция в виде пропеллера с лопастями, вращающимися вокруг горизонтальной оси.Турбины с горизонтальной осью расположены либо против ветра (ветер ударяет лопасти перед башней), либо по ветру (ветер бьет в башню перед лопастями). Турбины против ветра также включают в себя привод рыскания и двигатель — компоненты, которые поворачивают гондолу, чтобы ротор был обращен к ветру при изменении его направления.

Хотя существует несколько производителей ветряных турбин с вертикальной осью, они не проникли на рынок коммунальных услуг (мощностью 100 кВт и более) в той же степени, что и турбины с горизонтальным доступом.Турбины с вертикальной осью делятся на две основные конструкции:

• Турбины с тормозным механизмом, или турбины Савониуса, обычно имеют роторы со сплошными лопастями, которые вращаются вокруг вертикальной оси.
• Турбины на основе лифта, или турбины Дарье, имеют высокий вертикальный аэродинамический профиль (некоторые имеют форму взбивания яиц). Windspire — это тип лифтовой турбины, которая проходит независимые испытания в Национальном центре ветроэнергетики Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.

Применение ветряных турбин

Ветровые турбины используются в самых разных сферах — от использования морских ветровых ресурсов до выработки электроэнергии для одного дома:

• Большие ветряные турбины, чаще всего используемые коммунальными предприятиями для подачи энергии в сеть, варьируются от 100 киловатт до нескольких мегаватт.Эти турбины для коммунальных предприятий часто объединяются в ветряные электростанции для производства большого количества электроэнергии. Ветряные электростанции могут состоять из нескольких или сотен турбин, обеспечивающих мощность, достаточную для десятков тысяч домов.
• Небольшие ветряные турбины мощностью до 100 киловатт обычно устанавливаются рядом с местами, где будет использоваться вырабатываемая электроэнергия, например, возле домов, телекоммуникационных тарелок или водонасосных станций. Небольшие турбины иногда подключаются к дизельным генераторам, батареям и фотоэлектрическим системам.Эти системы называются гибридными ветровыми системами и обычно используются в удаленных, автономных местах, где нет подключения к коммунальной сети.
• Морские ветряные турбины используются во многих странах для использования энергии сильных, постоянных ветров, возникающих у береговых линий. Потенциал технических ресурсов ветров над прибрежными водами США достаточен для выработки более 4000 гигаватт электроэнергии, что примерно в четыре раза превышает генерирующие мощности нынешних США.электроэнергетическая система. Хотя не все эти ресурсы будут освоены, это дает большую возможность обеспечить энергией густонаселенные прибрежные города. Чтобы воспользоваться преимуществами огромных морских ветровых ресурсов Америки, Департамент инвестирует в три демонстрационных проекта оффшорной ветроэнергетики, предназначенных для развертывания морских ветровых систем в федеральных водах и водах штата к 2017 году.

Будущее ветряных турбин

Для обеспечения будущего роста США ветроэнергетика, ветровая программа Министерства энергетики работает с отраслевыми партнерами, чтобы повысить надежность и эффективность ветряных турбин, а также снизить затраты.Исследования программы помогли увеличить средний коэффициент использования мощности (показатель производительности электростанции) с 22 процентов для ветряных турбин, установленных до 1998 года, до более чем 32 процентов для турбин, установленных в период с 2006 по 2012 годы. от 55 центов за киловатт-час (кВтч) в 1980 году до менее 6 центов за киловатт-час сегодня в районах с хорошими ветровыми ресурсами.

Ветряные турбины предлагают уникальную возможность использовать энергию в регионах, где население нашей страны нуждается в ней больше всего.Это включает в себя потенциал оффшорного ветра для обеспечения энергией населенных пунктов вблизи береговой линии и способность наземного ветра доставлять электроэнергию в сельские общины с несколькими другими местными источниками энергии с низким содержанием углерода.

Министерство энергетики продолжает работу по развертыванию ветровой энергии в новых районах на суше и на море и обеспечению стабильной и безопасной интеграции этой энергии в электрическую сеть нашей страны.

Ветровые турбины с горизонтальной осью (HAWT): преимущества и недостатки

Ветровые турбины с горизонтальной осью чаще всего используются в крупных ветряных электростанциях для национальных проектов или промышленных предприятий, и вот почему: их преимущества делают их идеальным решением для массового производства электроэнергии.В то же время для устранения их недостатков требуются людские ресурсы, ресурсы и безупречное планирование.

Ветровые турбины с горизонтальной осью обычно строятся с мощностью от 2 до 8 МВт, в зависимости от использования. В то время как мощность ветряной турбины зависит от размера турбины и скорости ветра, средняя береговая ветряная турбина мощностью 2.5–3,0 МВт могут производить более 6 миллионов кВтч в год, чего достаточно для снабжения электроэнергией 1500 средних домохозяйств ЕС.

При любом типе преобразования энергии всегда есть потеря энергии. Повышение эффективности преобразования энергии является одним из важнейших направлений разработки продуктов в ветроэнергетической отрасли. В настоящее время наибольший КПД имеют ветряные турбины с горизонтальной осью. Они могут преобразовывать от 40 до 50% получаемой энергии ветра в электричество.

Являясь доминирующей моделью ветряных турбин на протяжении десятилетий, исследования и разработки ветровых турбин с горизонтальной осью уже достигли зрелости. Мало того, что существующие на рынке продукты являются надежными, также тщательно исследуется применение и использование ветряных турбин с горизонтальной осью.

Благодаря высоте роторов ветровые турбины с горизонтальной осью могут принимать ветер с большей скоростью.Это означает, что они с большей вероятностью будут работать при более высокой скорости ветра, что поможет им обеспечить оптимальную производительность. Поскольку воздушный поток на такой высоте относительно стабилен, ветровые турбины с горизонтальной осью обладают большей стабильностью по ветру и, следовательно, по выходной мощности.

Из-за огромных размеров ветряных турбин с горизонтальной осью их транспортировка и установка сопряжены с большими логистическими и техническими проблемами.Ветровые турбины с горизонтальной осью лопастей, иногда длиной до 70 метров и весом до 20 тонн, могут просто не поместиться на узких извилистых дорогах горных районов или даже на наших повседневных дорогах, где дома, столбы и улицы лампы выстраиваются по бокам.

Загружая видео, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности YouTube.
Подробнее

Загрузить видео

Всегда разблокировать YouTube

В 2015 году компания CIMC Vehicles задокументировала, как они перевозили лопасти ветряных турбин через деревни и леса, вплоть до горы Баодин в провинции Юньнань, Китай.

Загружая видео, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности YouTube.
Подробнее

Загрузить видео

Всегда разблокировать YouTube

После доставки турбин возникает проблема установки. От наземного фундамента до электроники, размещения компонентов и сборки — для безопасной и правильной установки турбины требуется целая команда профессиональных рабочих и даже месяцы. Компания Orient Energy System задокументировала установку своей ветряной электростанции мощностью 50 МВт в промежутке времени в 2018 году.

И последнее, но не менее важное: обслуживание ветряной турбины с горизонтальной осью особенно затратно, потому что ключевые компоненты — редуктор, генератор, системы измерения ветра, тормоз, система рыскания и ротор — все расположены на самой вершине башни. Это означает, что специалисты по техническому обслуживанию должны выполнять работы по техническому обслуживанию на головокружительной высоте от 80 до 100 метров при высокой скорости ветра.

Влияние ветряных турбин с горизонтальной осью на окружающую среду до сих пор широко обсуждается и вызывает споры.Беспокойство обычно вызывает шум, вызываемый огромными лопастями, летящими по воздуху, гигантская падающая тень и воздействие на дикую природу и местные экосистемы.

Хотя лопасти ветряных турбин с горизонтальной осью представляют потенциальную угрозу столкновения с летающими животными, морские ветряные турбины также могут изменить морскую экосистему способами, о которых мы еще не знаем. С другой стороны, исследование, опубликованное в Журнале прикладной экологии под руководством орнитологов Джеймса У. Пирса-Хиггинса в 2012 году, предполагает, что подавляющее большинство видов могут сосуществовать или процветать с ветряными фермами, когда они работают (Пирс-Хиггинс и др., 2012). Другие статистические исследования также приходят к выводу, что в Соединенных Штатах только 1% птиц, ежегодно погибающих в результате столкновений с искусственными сооружениями и деятельностью, напрямую связаны с ветряными турбинами.

Хотя правительства во всем мире создали стимулы для перехода на возобновляемые источники энергии, правила разработки и установки ветряных турбин все еще могут стать ограничениями. Например, минимальное расстояние до соседнего дома от ветряной турбины с горизонтальной осью обычно в четыре раза превышает общую высоту турбины.Перед установкой ветряной турбины в определенном районе муниципалитет должен провести оценку шума, чтобы убедиться в соблюдении ограничений. Это включает в себя оценку существующего шума, а также нового шума, добавляемого ветряной турбиной. Хотя обычно существует общее практическое правило, политика может варьироваться в зависимости от местной политической, социальной и природной среды.

Как работают ветряные турбины?

Возможно, вы видели их, проезжая по сельской местности.Или, может быть, вы видели их недалеко от берега, вырисовывающихся на горизонте своими вращающимися лезвиями. Опять же, вы могли видеть их на чьей-то крыше или в рамках небольшой городской операции. Независимо от местоположения, ветряные турбины и энергия ветра становятся все более распространенным явлением в современном мире.

Во многом это связано с угрозой изменения климата, загрязнением воздуха и желанием избавить человечество от зависимости от ископаемого топлива. Что касается альтернативных и возобновляемых источников энергии, ожидается, что ветровая энергия в будущем займет вторую по величине долю рынка (после солнечной).Но как именно работают ветряные турбины?

Описание:

Воздушные турбины — это устройства, которые превращают кинетическую энергию ветра и изменения воздушного потока в электрическую энергию. Как правило, они состоят из следующих компонентов: ротора, генератора и конструктивного опорного элемента (который может иметь форму башни, механизма рыскания ротора или того и другого).

. Ротор состоит из лопастей, которые улавливают энергию ветра, и вала, который преобразует энергию ветра в энергию вращения с низкой скоростью. Генератор, который соединен с валом, преобразует медленное вращение в высокое в электрическую энергию с помощью серии магнитов и проводника (который обычно состоит из спиральной медной проволоки).

Когда магниты вращаются вместе с медным проводом, он создает разницу в электрическом потенциале, создавая напряжение и электрический ток.Наконец, есть структурный опорный компонент, который гарантирует, что турбина либо стоит на достаточно большой высоте, чтобы оптимально улавливать изменения давления ветра, и / или смотрит в направлении потока ветра.

Типы ветряных турбин:

В настоящее время существует два основных типа ветряных турбин — ветровые турбины с горизонтальной осью (HAWT) и ветровые турбины с вертикальной осью (VAWT). Как следует из названия, горизонтальные ветряные турбины имеют вал главного ротора и электрический генератор на вершине башни с лопастями, направленными против ветра.Турбина обычно располагается с наветренной стороны от опорной башни, поскольку за ней может возникать турбулентность.

В турбинах с вертикальной осью (опять же, как следует из названия) вал главного ротора расположен вертикально. Как правило, они меньше по размеру, и их не нужно указывать в направлении ветра для вращения. Таким образом, они могут использовать ветер, который меняется по направлению.

. В целом ветряные турбины с горизонтальной осью считаются более эффективными и могут производить больше энергии. Хотя вертикальная модель вырабатывает меньше электроэнергии, ее можно разместить на более низких высотах, и она требует меньше компонентов (особенно механизма рыскания). Ветряные турбины также можно разделить на три основные группы в зависимости от их конструкции, в которую входят модели Towered, Savonius и Darrieus.

Модель с башней — это самая обычная форма HAWT, состоящая из башни (как следует из названия) и ряда длинных лопастей, которые расположены впереди (и параллельно) башне.Savonis — это модель VAWT, в которой используются лопасти (совки) специальной формы для улавливания ветра и вращения. Как правило, они малоэффективны, но имеют преимущество в том, что они запускаются автоматически. Такие турбины часто используются в ветроэнергетических установках на крышах или устанавливаются на морских судах.

Модель Дарье, также известная как турбина «взбивалка для яиц», названа в честь французского изобретателя, пионера конструкции — Жоржа Дарье. В этой модели VAWT используется серия вертикальных лопастей, которые расположены параллельно вертикальной опоре.Как правило, они имеют низкий КПД, требуют дополнительного ротора для начала вращения, создания высокого крутящего момента и создания большой нагрузки на опору. Следовательно, они считаются ненадежными с точки зрения дизайна.

История развития:

Энергия ветра тысячелетиями использовалась для толкания парусов, работы ветряных мельниц или создания давления для водяных насосов. Самые ранние известные примеры происходят из Центральной Азии, где ветряные мельницы, использовавшиеся в древней Персии (Иран), были датированы периодом между 500 и 900 годами нашей эры.Технология начала появляться в Европе в средние века и стала обычным явлением к 16 веку.

К 19 веку, с развитием электроэнергии, были построены первые ветряные турбины, способные вырабатывать электричество. Первый был установлен в 1887 году шотландским академиком Джеймсом Блайтом для освещения своего загородного дома в Мэрикирке, Шотландия.В 1888 году американский изобретатель Чарльз Ф. Браш построил первую автоматизированную ветряную турбину для питания своего дома в Кливленде, штат Огайо.

К началу 20 века ветряные турбины стали обычным средством питания домов в отдаленных районах (например, на фермах). В 1941 году первая ветряная турбина мегаваттного класса была установлена ​​в Вермонте и подключена к местной электросети. В 1951 году Великобритания установила свою первую ветряную турбину, подключенную к энергосистеме, на Оркнейских островах.

К 1970-м годам исследования и разработки в области ветряных турбин значительно продвинулись вперед благодаря кризису ОПЕК и протестам против ядерной энергетики.В последующие десятилетия ассоциации и лоббисты, посвященные альтернативной энергии, начали появляться в западноевропейских странах и Соединенных Штатах. К последнему десятилетию 20-го века аналогичные усилия были предприняты в Индии и Китае из-за растущего загрязнения воздуха и растущего спроса на чистую энергию.

Энергия ветра:

По сравнению с другими видами возобновляемой энергии, энергия ветра считается очень надежной и устойчивой, поскольку ветер постоянен из года в год и не ослабевает в часы пиковой нагрузки.Изначально строительство ветряных электростанций было дорогостоящим предприятием. Но благодаря недавним улучшениям ветроэнергетика стала устанавливать пиковые цены на оптовых рынках энергии во всем мире и сокращать доходы и прибыль индустрии ископаемого топлива.

Согласно отчету, опубликованному Министерством энергетики в марте 2015 года, рост ветроэнергетики в Соединенных Штатах может привести к появлению еще более высококвалифицированных рабочих мест во многих категориях.Документ, озаглавленный «Видение ветра: новая эра ветроэнергетики в Соединенных Штатах», указывает, что к 2050 году на эту отрасль может приходиться до 35% производства электроэнергии в США.

Кроме того, в 2014 году Глобальный совет по ветроэнергетике и Гринпис Интернэшнл собрались вместе, чтобы опубликовать отчет под названием «Глобальный обзор ветроэнергетики 2014». В этом отчете говорится, что к 2050 году ветроэнергетика во всем мире может обеспечивать от 25 до 30% мировой электроэнергии. На момент написания отчета коммерческие установки в более чем 90 странах имели общую мощность 318 гигаватт (ГВт), обеспечивая около 3.1% мирового предложения.

Это представляет собой почти шестнадцатикратное увеличение скорости внедрения с 2000 года, когда на ветроэнергетику приходилось менее 0,2%. Другой способ взглянуть на это — сказать, что доля рынка ветроэнергетики удвоилась в четыре раза менее чем за 15 лет. Это ставит его на второе место после солнечной энергетики, которая выросла в семь раз за тот же период, но по-прежнему уступает ветру по общей доле на рынке (около 1% к 2014 году).

Что касается его недостатков, то постоянно поднимается один вопрос — это влияние ветряных турбин на местную дикую природу и нарушение их присутствия на местном ландшафте. Однако эти опасения часто раздуваются группами с особыми интересами и лоббистами, стремящимися дискредитировать ветроэнергетику и другие возобновляемые источники энергии.

Например, исследование 2009 года, опубликованное Национальной лабораторией возобновляемой энергии, показало, что менее 1 акра на мегаватт постоянно нарушается строительством крупномасштабных ветряных электростанций, и менее 3.5 акров на мегаватт временно нарушены. В том же исследовании сделан вывод о том, что воздействие на дикую природу птиц и летучих мышей относительно невелико, и что те же выводы справедливы и для морских платформ.

Во всем мире правительства и местные сообщества обращаются к ветровой энергии для удовлетворения своих потребностей в энергии. В эпоху роста цен на топливо, растущей обеспокоенности по поводу изменения климата и совершенствования технологий это неудивительно. При нынешних темпах внедрения он, вероятно, станет одним из крупнейших источников энергии к середине века.

И обязательно посмотрите это видео о ветряных турбинах, любезно предоставленное Исследовательским центром Льюиса НАСА:

Мы написали много интересных статей о ветряных турбинах и ветроэнергетике здесь, в Universe Today.