Característiques de funcionament i construcció dels tipus moderns de parcs eòlics

L'article analitza el principi de funcionament i les característiques de rendiment del disseny de les turbines eòliques modernes per a la indústria i el sector privat.

Des de l'antiguitat, la humanitat ha intentat domar el vent, posant-lo al seu servei. Al principi, hi havia vaixells de vela que utilitzaven l'energia eòlica per al seu moviment, després els molins de vent es van començar a utilitzar en la vida quotidiana, però ara ha arribat el moment d'utilitzar l'energia eòlica en generadors eòlics per generar electricitat que serveixi a les persones.

A l'estranger, una part bastant gran de l'electricitat la produeixen les centrals eòliques (HPP), cosa que, francament, no es pot dir de Rússia i dels països de l'espai postsoviètic. Aquí és obvi: estem entre els endarrerits.

L'ús de parcs eòlics als països desenvolupats del món permet resoldre no només els problemes de subministrament d'energia autònom de viles, cases de camp, comunitats de cases rurals, sinó també problemes ambientals, ja que no hi ha contaminació ambiental durant la producció d'electricitat. de parcs d'aerogeneradors moderns.

Vegem el principi de funcionament i amb més detall els principals tipus de centrals eòliques modernes.

Principi de funcionament dels aerogeneradors

Qualsevol principi d'actuació central eòlica (HPP) consisteix a convertir l'energia cinètica del flux d'aire que es mou pel pla de les pales o turbines en energia elèctrica, mitjançant l'ús de generadors elèctrics. El tipus més comú de central eòlica moderna són les centrals eòliques amb pales, que combinen generadors eòlics amb pales amb un eix de rotació horitzontal i generadors rotatius amb un carrusel, en el qual: l'eix de rotació es troba verticalment. A continuació analitzarem amb més detall aquest tipus de generadors eòlics.

Disseny dels principals tipus d'aerogeneradors

Cada aerogenerador consta estructuralment d'una base, també anomenada pal, un dispositiu giratori amb pales giratòries o una turbina eòlica, electricitat generada pel generador i una bateria. A més, es requereix una unitat de control i conversió a cada parc eòlic.

Pel que fa al nombre de pales, les turbines hidroelèctriques poden ser de dues, tres i de múltiples pales. Les turbines de tres pales són les més habituals.Per evitar la fallada prematura dels aerogeneradors, les centrals eòliques estan equipades amb un sistema d'estabilització aeromecànica de la velocitat de rotació de les seves pales.

Un generador elèctric que genera electricitat en una central eòlica està connectat directament a la seva turbina, quan l'eix de rotació de l'aerogenerador i el generador és el mateix, o mitjançant una transmissió mecànica que transfereix els moviments de rotació de les pales de la turbina a la generador. Els parcs eòlics moderns utilitzen principalment generadors sincrònics multipolars sense escombretes amb imants permanents, que es fabriquen estructuralment en una carcassa completament tancada i amb elements estàndard.

Depenent de la direcció i la "pressió" del flux d'aire a les pales de la turbina, es pot reorientar pel mecanisme de rotació de la instal·lació en la direcció òptima per al seu funcionament eficient.

Funcionalment, la unitat de control i conversió de potència està dissenyada per emmagatzemar l'energia elèctrica generada pel parc eòlic en les seves bateries d'emmagatzematge amb la seva posterior conversió de tensió de 12 V CC a voltatge de 220 V CA, mitjançant un "inversor".

La unitat de control també permet controlar i controlar el procés de càrrega de la bateria, la potència del generador elèctric, etc.

Les diferents opcions d'acabat de parcs eòlics moderns, tant d'ús industrial com d'ús privat, permeten escollir cadascun, l'opció més òptima per a cada usuari.

Actualment, els més estesos al món són els generadors eòlics del tipus pala, l'eix de rotació de les pales dels quals és paral·lel o horitzontal a la direcció del flux d'aire. Bàsicament, més endavant parlarem d'aquests aerogeneradors.

Una pala de parc eòlic amb un eix de rotació horitzontal

L'eficiència d'utilitzar l'energia eòlica per a aquest tipus d'aerogeneradors arriba al 48%, molt superior a la dels generadors de carrusel. Aquest tipus de aerogeneradors poden ser de dues i tres pales.

Aquí, el funcionament més eficient del dispositiu s'aconsegueix quan el vent es dirigeix ​​perpendicularment al pla de rotació de les pales del generador. Per tant, fins i tot estructuralment, aquest tipus d'«aerogenerador» disposa d'un dispositiu que permet la rotació automàtica del generador perpendicular a la direcció del vent. La producció d'energia d'aquest tipus de parc eòlic depèn directament de la velocitat del vent (la seva pressió), així com del diàmetre i l'àrea de les pales del propi aerogenerador.

Parcs eòlics de carrusel o rotació

Aquest tipus d'aerogenerador té un eix de gir vertical, amb una roda muntada sobre ell i fixada sobre ell, rebent superfícies per al vent. Un avantatge important d'aquest tipus de parcs eòlics és que poden treballar sense canviar la seva posició, en qualsevol direcció del flux d'aire. Aquest tipus d'aerogeneradors són de moviment lent i silenciosos, i els generadors elèctrics multipols de baixa velocitat s'utilitzen com a generadors per generar energia.

Parc eòlic modern amb eix de rotació horitzontal i vertical

Altres tipus de parcs eòlics moderns

A més, molt recentment, han aparegut els últims desenvolupaments d'aerogeneradors amb dissenys fonamentalment nous, que estructuralment consisteixen en una base de tres coixinets situada sobre una base potent. A la base es munta un generador en forma d'anell, amb un coixinet integrat i un rotor central. L'anell d'aquest generador pot tenir més de 100 metres de diàmetre. Aquests parcs eòlics s'utilitzen per a la producció d'energia industrial.

També hi ha parcs eòlics en funcionament, formats per diverses desenes de petits aerogeneradors - mòduls, units estructuralment en un únic sistema de depuració per generar electricitat.

Més recentment, especialistes nord-americans han desenvolupat i posat en producció industrial una petita central eòlica de turbina «Windgate» destinada al sector privat. La roda de la turbina arriba als 1,8 metres de diàmetre i gira sobre un eix horitzontal. Els extrems de les pales d'aquesta instal·lació de turbina tenen imants permanents, de manera que tenim un gran rotor, que gira en una carcassa integral de l'estator de la instal·lació. Aquests generadors eòlics Windgate fins i tot es poden instal·lar al sostre d'una casa o casa privada i són molt eficients i el seu preu és d'uns 4,5-5 mil dòlars dels EUA.

Conclusió

Cal tenir en compte que la construcció de centrals eòliques està en constant millora i, en conseqüència, els seus paràmetres tecnològics, l'aerodinàmica milloren i, el més important, el preu d'aquests blocs d'energia ecològicament neta del futur és cada cop menys "mossegador". per a un simple consumidor.