Hoe krachtige industriële windturbines werken

De natuurlijke reactie van de atmosfeer op de ongelijke verwarming van de verschillende lagen is wind. De daaruit voortvloeiende dalingen in de atmosferische druk zorgen ervoor dat de wind van gebieden met hoge druk naar gebieden met lage druk waait, en hoe groter het drukverschil, hoe sterker de wind, hoe hoger de snelheid. Theoretisch wordt geschat dat tot 2% van de zonnestraling wordt omgezet in mechanische windenergie als gevolg van de natuurlijke beweging van lucht in de atmosfeer.

Het is bekend dat de topografie van een bepaald gebied de wind kan versterken of de luchtstroom kan beperken. Dus in gebieden met bergketens, passen, in de buurt van rivierkloven, zijn de omstandigheden voor het installeren van windturbines echt ideaal. En als we onthouden dat het vermogen dat uit de wind kan worden gehaald, evenredig is met de massa lucht die door de turbine gaat en de derde macht van zijn snelheid, dan is het gemakkelijk om de vooruitzichten te begrijpen die zich snel in deze richting openen.

Wind is ongetwijfeld een van de meest veelbelovende hernieuwbare bronnen van natuurlijke energie.Niet voor niets worden er in veel landen jaar na jaar steeds meer windparken gebouwd, vooral windparken op de kustgebieden van de zeeën, oceanen en in de vlakten.

De vlagerige aard van de wind draagt ​​niet bij aan de stabiele levering van elektrische netwerken, daarom wordt de accumulatie van energie voor verder gebruik een belangrijke taak. Maar deze taak wordt opgelost - er worden industriële en particuliere batterijopslagsystemen gebouwd, er worden maatregelen genomen om een ​​ononderbroken stroomvoorziening te garanderen.

En nu kunnen we vol vertrouwen zeggen dat een krachtige industriële windgenerator (zoals Enercon E-126) met een capaciteit van 6-8 MW, geïntegreerd in het stroomvoorzieningssysteem van een kleine stad, in staat zal zijn om aan de behoeften van haar inwoners te voldoen en de behoeften van de geëlektrificeerde infrastructuur.

Laten we echter ter zake komen en kijken naar het apparaat van een industriële windgenerator. Elke windgenerator is tenslotte het product van nauwgezet technisch denken, het resultaat van nauwkeurige berekeningen en lang ontwerp om een ​​efficiënte en betrouwbare omzetter van windenergie in elektrische energie te verkrijgen. Daarom is elk detail van een enorme structuur geenszins toevallig. . We zullen bijvoorbeeld verwijzen naar het ontwerp van de Enercon E-126 windgenerator en kijken naar de belangrijkste onderdelen.

Toren

De tientallen meters hoge toren (7) is de drager van een industriële windgenerator. Het is volledig gemaakt van gewapend beton door achtereenvolgens in de bekisting te gieten of samengesteld uit korte ringen van gewapend beton die achtereenvolgens op elkaar worden gemonteerd en verbonden door er framekabels doorheen te trekken.Het gewapend beton is sterk genoeg om een ​​zware turbine en gondel in de lucht te houden en is bestand tegen de belasting die het gevolg is van de werking van de windturbine, waardoor wordt voorkomen dat de structuur kantelt.

De voet van de toren rust op een voet van gewapend beton (8), waarvan het gewicht evenredig is met het gewicht van de toren zelf. Zo heeft de Enercon E-126 windturbine een totaalgewicht van zo'n 6.000 ton. De steun is niet cilindrisch van vorm en heeft een vorm die meer lijkt op een afgeknotte kegel dan op een cilinder. Uitgevouwen aan de basis houdt de toren de hele structuur veilig in de juiste positie.

Bladen en rotor

De wieken (6) en de rotor (5) van een industriële windturbine zijn gemaakt van een speciale composietvezel op basis van staal.De wieken zijn, afhankelijk van hun omvang, samengesteld uit losse segmenten of gemaakt als een monoliet. In de regel worden bouten en een naaf gebruikt om de bladen aan de rotor te bevestigen. De bladen zelf zijn bevestigd aan de naaf en de naaf is rechtstreeks aan de rotor van de generator bevestigd.

Rotatie van de turbine rond de toren

Om de turbine rond de toren te laten draaien, a asynchrone motor (3) verbonden door een tandwiel met de ring aan de basis van de gondel. Afhankelijk van de grootte van de windgenerator en zijn vermogen, kunnen er één tot drie van dergelijke motoren zijn.

Stroomgenerator

Als eerdere eenheden die qua ontwerp vergelijkbaar waren met standaard synchrone generatoren werden gebruikt als generatoren voor windturbines, verscheen aan het begin van de jaren 2000 zo'n innovatie als een ringgenerator (1). Hier is de met de naaf verbonden turbinerotor tevens de generatorrotor.

Onafhankelijke bekrachtigingswikkelingen bevinden zich op de ringrotor, die magnetische polen vormen, en respectievelijk op de stator van de statorwikkeling. De statorwikkeling is verdeeld in delen (in het geval van de Enercon E -126 - in vier delen), die elk zijn verbonden met een afzonderlijke gelijkrichter. De generatorcontroller bevindt zich in de machinekamer (2) van de gondel.

Omvormer

Na gelijkrichting wordt een gelijkspanning van 400 volt geleverd aan de omvormer (4) die aan de voet van de toren is geïnstalleerd, waar de energie wordt omgezet in wisselstroom en na transformatie wordt geleverd aan de elektriciteitsleiding.

We hebben gekeken naar de belangrijkste componenten van een moderne industriële windturbine aan de hand van het voorbeeld van het Enercon E-126-model, voor het eerst geïnstalleerd in de buurt van de Duitse stad Emden in 2007. De capaciteit van de generator is momenteel 7,58 MW, wat genoeg is om 4.500 villa's van energie te voorzien. elektriciteit het hele jaar door.

Tot op heden heeft Enercon wereldwijd meer dan 13.000 van dergelijke windturbines gebouwd, met een totaal geïnstalleerd vermogen van meer dan 2.846 MW in 2010.