Werkings- en constructiekenmerken van moderne typen windparken

Het artikel bespreekt het werkingsprincipe en ontwerpprestatiekenmerken van moderne windturbines voor de industrie en de particuliere sector.

Sinds de oudheid heeft de mensheid geprobeerd de wind te temmen en hem tot zijn dienst te stellen. Eerst waren er zeilschepen die windenergie gebruikten voor hun voortbeweging, toen begonnen windmolens in het dagelijks leven te worden gebruikt, maar nu is de tijd aangebroken om windenergie in windgeneratoren te gebruiken om elektriciteit op te wekken die mensen dient.

In het buitenland wordt een vrij groot deel van de elektriciteit geproduceerd door windenergiecentrales (HPP), wat eerlijk gezegd niet gezegd kan worden van Rusland en de landen van de post-Sovjetruimte. Hier is het duidelijk: we behoren tot de achterblijvers.

Het gebruik van windparken in de ontwikkelde landen van de wereld maakt het mogelijk om niet alleen de problemen van de autonome stroomvoorziening van villa's, landhuizen, datsja-gemeenschappen op te lossen, maar ook milieuproblemen, aangezien er geen milieuvervuiling is tijdens de productie van elektriciteit van moderne windturbineparken helemaal niet.

Laten we eens kijken naar het werkingsprincipe en in meer detail naar de belangrijkste soorten moderne windenergie-installaties.

Werkingsprincipe van windgeneratoren

Elk actieprincipe windkrachtcentrale (HPP) bestaat uit het omzetten van de kinetische energie van de luchtstroom die door het vlak van de bladen of turbines beweegt in elektrische energie - door het gebruik van elektrische generatoren. Het meest voorkomende type moderne windenergie-installatie zijn windenergie-installaties met bladen, die windgeneratoren met bladen combineren met een horizontale rotatie-as en roterende generatoren met een carrousel, waarin - de rotatie-as verticaal is geplaatst. Hieronder gaan we nader in op dit soort windgeneratoren.

Ontwerp van de belangrijkste typen windturbines

Elke windgenerator bestaat structureel uit een basis, ook wel een mast genoemd, een roterend apparaat met draaiende wieken of een windturbine, door een generator opgewekte elektriciteit en een batterij. Ook is in elk windpark een besturings- en conversie-unit vereist.

Wat het aantal bladen betreft, kunnen hydro-elektrische turbines twee-, drie- en meerbladig zijn. Driebladige turbines zijn de meest voorkomende.Om voortijdige uitval van windturbines te voorkomen, zijn windenergiecentrales uitgerust met een systeem voor aeromechanische stabilisatie van de rotatiesnelheid van hun wieken.

Een elektrische generator die elektriciteit opwekt in een windenergiecentrale is rechtstreeks verbonden met zijn turbine, wanneer de rotatieas van de windturbine en de generator dezelfde is, of via een mechanische overbrenging die de rotatiebewegingen van de turbinebladen overbrengt op de generator. Moderne windparken maken voornamelijk gebruik van synchrone meerpolige borstelloze generatoren met permanente magneten, die constructief zijn gemaakt in een volledig gesloten behuizing en uit standaardelementen.

Afhankelijk van de richting en "druk" van de luchtstroom op de bladen van de turbine, kan deze door het rotatiemechanisme van de installatie worden geheroriënteerd in de richting die optimaal is voor een efficiënte werking.

Functioneel gezien is de vermogensregelings- en conversie-eenheid ontworpen om de door het windpark gegenereerde elektrische energie op te slaan in de accu's en vervolgens om te zetten van 12V gelijkspanning naar 220V wisselspanning — door middel van een "inverter".

De besturingseenheid maakt het ook mogelijk om het laadproces van de batterij, het vermogen van de elektrische generator, enz. te bewaken en te regelen.

De verschillende opties voor het afwerken van moderne windparken, zowel voor industrieel gebruik als voor deze gebruikt in de privésector, laten u toe om voor elke gebruiker de meest optimale optie te kiezen.

Op dit moment zijn windgeneratoren van het bladtype de meest voorkomende ter wereld, waarvan de rotatieas van de bladen evenwijdig of horizontaal is aan de richting van de luchtstroom. In principe zullen we het later over deze windturbines hebben.

Een windparkblad met een horizontale rotatieas

De efficiëntie van het gebruik van windenergie voor dit type windturbine bereikt 48%, wat veel hoger is dan dat van carrouselgeneratoren. Dit type windgeneratoren kan met twee of drie bladen zijn.

Hier wordt de meest efficiënte werking van het apparaat bereikt wanneer de wind loodrecht op het rotatievlak van de generatorbladen wordt gericht. Daarom heeft dit type "windturbine", zelfs structureel, een apparaat dat de automatische rotatie van de generator loodrecht op de richting van de wind mogelijk maakt. De energieproductie van dit type windpark is direct afhankelijk van de snelheid van de wind (zijn druk), maar ook van de diameter en oppervlakte van de bladen van de windturbine zelf.

Carrousel of draaiende windmolenparken

Dit type windturbine heeft een verticale rotatie-as, waarop een wiel is gemonteerd en erop is bevestigd, met oppervlakken voor de wind. Een belangrijk voordeel van dit type windparken is dat ze kunnen werken zonder van positie te veranderen - in elke richting van de luchtstroom. Dit type windturbines is langzaam en stil, en meerpolige elektrische generatoren met lage snelheid worden gebruikt als generatoren om stroom op te wekken.

Modern windpark met horizontale en verticale draaias

Andere soorten moderne windparken

Daarnaast zijn zeer recentelijk de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van windturbines verschenen met fundamenteel nieuwe ontwerpen, die structureel bestaan ​​uit een drieledige basis op een krachtig fundament. Op de basis is een ringvormige generator gemonteerd, met een ingebouwd lager en een centrale rotor. De ring van zo'n generator kan meer dan 100 meter in doorsnee zijn. Dergelijke windparken worden gebruikt voor industriële energieproductie.

Er zijn ook windparken in bedrijf, bestaande uit enkele tientallen kleine windturbines - modules, structureel verenigd in één debug-systeem voor het opwekken van elektriciteit.

Meer recentelijk hebben Amerikaanse specialisten een kleine turbine-windenergiecentrale "Windgate" ontwikkeld en in industriële productie gebracht, bedoeld voor de particuliere sector. Het turbinewiel heeft een diameter van 1,8 meter en draait om een ​​horizontale as. De uiteinden van de wieken van zo'n turbine-installatie zijn voorzien van permanente magneten, waardoor we feitelijk een grote rotor hebben - die ronddraait in een integraal omhulsel van de stator van de installatie. Dergelijke Windgate-windgeneratoren kunnen zelfs op het dak van een woonhuis of huisje worden geïnstalleerd en zijn zeer efficiënt, en hun prijs is ongeveer 4,5-5 duizend dollar.

Conclusie

Opgemerkt moet worden dat de constructie van windenergiecentrales voortdurend wordt verbeterd en dienovereenkomstig verbeteren hun technologische parameters, aerodynamica, en vooral, de prijs van deze ecologisch schone energieblokken van de toekomst wordt steeds minder "bijtend". voor een simpele consument.