Tänapäevaste tuuleparkide töö- ja ehitusomadused
Artiklis käsitletakse tööstusele ja erasektorile mõeldud kaasaegsete tuuleturbiinide tööpõhimõtet ja konstruktsiooni jõudlusnäitajaid.
Juba iidsetest aegadest on inimkond püüdnud tuult taltsutada, pannes selle oma teenistusse. Algul olid purjelaevad, mis kasutavad liikumiseks tuuleenergiat, seejärel hakati igapäevaelus kasutama tuulikuid, kuid nüüd on kätte jõudnud aeg kasutada tuuleenergiat tuulegeneraatorites, et toota elektrit, mis teenib inimesi.
Välismaal toodavad üsna suure osa elektrist tuuleelektrijaamad (HEJ), mida ausalt öeldes ei saa öelda Venemaa ja postsovetliku ruumi riikide kohta. Siin on ilmne – oleme mahajääjate hulgas.
Tuuleparkide kasutamine maailma arenenud riikides võimaldab lahendada mitte ainult villade, maamajade, dacha kogukondade autonoomse toiteallika probleeme, vaid ka keskkonnaprobleeme, kuna elektrienergia tootmisel puudub keskkonnareostus. moodsatest tuulikuparkidest üldse.
Vaatame tänapäevaste tuuleelektrijaamade tööpõhimõtet ja üksikasjalikumalt peamisi tüüpe.
Tuulegeneraatorite tööpõhimõte
Igasugune tegevuspõhimõte tuuleelektrijaam (HP) seisneb labade või turbiinide tasapinda läbiva õhuvoolu kineetilise energia muutmises elektrienergiaks – elektrigeneraatorite abil. Kaasaegsete tuuleelektrijaamade levinuim tüüp on labatuuleelektrijaamad, milles on ühendatud horisontaalse pöörlemisteljega labatuulegeneraatorid ja karusselliga pöördgeneraatorid, milles - pöörlemistelg asub vertikaalselt. Allpool vaatleme seda tüüpi tuulegeneraatoreid lähemalt.
Peamiste tuuleturbiinitüüpide projekteerimine
Iga tuulegeneraator koosneb konstruktsioonilt alusest, mida muidu nimetatakse mastiks, pöörlevate labadega pöörlevast seadmest või tuuleturbiinist, generaatori poolt toodetud elektrist ja akust. Samuti on igas tuulepargis vaja juhtimis- ja muundusseadet.
Labade arvu osas võivad hüdroturbiinid olla kahe-, kolme- ja mitme labaga. Kõige tavalisemad on kolme labaga turbiinid.Tuuleturbiinide enneaegse rikke vältimiseks on tuuleelektrijaamad varustatud nende labade pöörlemiskiiruse aeromehaanilise stabiliseerimise süsteemiga.
Elektrigeneraator, mis toodab elektrit tuuleelektrijaamas, on otse ühendatud selle turbiiniga, kui tuuliku ja generaatori pöörlemistelg on sama, või mehaanilise jõuülekande kaudu, mis kannab turbiini labade pöörlemisliikumisi üle elektrigeneraatorile. generaator. Kaasaegsetes tuuleparkides kasutatakse peamiselt püsimagnetitega sünkroonseid mitmepooluselisi harjadeta generaatoreid, mis on struktuurselt valmistatud täiesti suletud korpuses ja standardsetest elementidest.
Sõltuvalt turbiini labadel õhuvoolu suunast ja "rõhust" saab seda paigaldise pöörlemismehhanismi abil ümber suunata sellises suunas, mis on selle efektiivseks tööks optimaalne.
Funktsionaalselt on võimsuse reguleerimise ja muundamise seade ette nähtud tuulepargi toodetud elektrienergia salvestamiseks akudesse, millele järgneb 12 V alalispingelt 220 V vahelduvvoolu pingeks muundamine — "inverteri" abil.
Juhtplokk võimaldab jälgida ja juhtida ka aku laadimisprotsessi, elektrigeneraatori võimsust jne.
Kaasaegsete tuuleparkide viimistlemise erinevad võimalused nii tööstuslikuks kasutamiseks kui ka erasektoris kasutatavate tuuleparkide viimistlemiseks võimaldavad valida iga, iga kasutaja jaoks optimaalseima variandi.
Hetkel on maailmas enim levinud laba tüüpi tuulegeneraatorid, mille labade pöörlemistelg on õhuvoolu suunaga paralleelne või horisontaalne. Põhimõtteliselt räägime neist tuulikutest hiljem.
Horisontaalse pöörlemisteljega tuulepargi tera
Seda tüüpi tuuleturbiinide tuuleenergia kasutamise efektiivsus ulatub 48% -ni, mis on palju kõrgem kui karussellgeneraatoritel. Seda tüüpi tuulegeneraatorid võivad olla kahe ja kolme labaga.
Siin saavutatakse seadme kõige tõhusam töö, kui tuul on suunatud generaatori labade pöörlemistasandiga risti. Seetõttu on seda tüüpi «tuulikutel» isegi ehituslikult seade, mis võimaldab generaatori automaatset pöörlemist tuule suunaga risti. Seda tüüpi tuulepargi energiatootmine sõltub otseselt tuule kiirusest (selle rõhust), samuti tuuleturbiini enda labade läbimõõdust ja pindalast.
Karussell või pöörlevad tuulepargid
Seda tüüpi tuuleturbiinidel on vertikaalne pöörlemistelg, millele on paigaldatud ja kinnitatud ratas, mis võtab vastu pinnad tuule jaoks. Seda tüüpi tuuleparkide oluline eelis on see, et nad saavad töötada ilma oma asukohta muutmata – igas õhuvoolu suunas. Seda tüüpi tuuleturbiinid on aeglaselt liikuvad ja vaiksed ning energia tootmiseks kasutatakse generaatoritena madala kiirusega mitmepooluselisi elektrigeneraatoreid.
Kaasaegne tuulepark horisontaalse ja vertikaalse pöörlemisteljega
Muud tüüpi kaasaegsed tuulepargid
Lisaks on üsna hiljuti ilmunud uusimad tuuleturbiinide arendused, millel on põhimõtteliselt uus disain, mis koosneb konstruktsiooniliselt võimsal vundamendil asuvast kolmest laagrist. Alusele on paigaldatud rõngakujuline generaator, millel on sisseehitatud laager ja keskne rootor. Sellise generaatori rõnga läbimõõt võib olla üle 100 meetri. Selliseid tuuleparke kasutatakse tööstuslikuks energia tootmiseks.
Töötavad on ka tuulepargid, mis koosnevad mitmekümnest väikesest tuuleturbiinist – moodulist, mis on struktuurselt ühendatud ühtseks silumissüsteemiks elektri tootmiseks.
Viimasel ajal on Ameerika spetsialistid välja töötanud ja pannud tööstuslikku tootmisse erasektorile mõeldud väikese turbiiniga tuuleelektrijaama «Windgate». Turbiiniratta läbimõõt ulatub 1,8 meetrini ja pöörleb horisontaalteljel. Sellise turbiinipaigaldise labade otstes on püsimagnetid, mille tulemusena on meil tegelikult suur rootor - pöörleb paigaldise staatori terviklikus korpuses. Selliseid Windgate tuulegeneraatoreid saab paigaldada isegi eramu või suvila katusele ja need on väga tõhusad ning nende hind on umbes 4,5-5 tuhat USA dollarit.
Järeldus
Tuleb märkida, et tuuleelektrijaamade ehitust täiustatakse pidevalt ja vastavalt paranevad ka nende tehnoloogilised parameetrid, aerodünaamika ning mis kõige tähtsam, nende ökoloogiliselt puhaste tulevikuenergiaplokkide hind hakkab järjest vähem "hammustama" lihtsale tarbijale.