Verticale windturbines

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Hoewel er tegenwoordig veel geavanceerdere manieren zijn om energie op te wekken, werden windturbines vroeger bijna overal gebruikt. Natuurlijk worden ze vandaag de dag nog steeds gebruikt, maar het aantal is aanzienlijk afgenomen. Om te begrijpen hoe ze werken, is het belangrijk om te weten dat wind een vorm van zonne-energie is.

Algemene beschrijving

Windturbines werken met windstromen. Maar waarom kan de wind elektriciteit opwekken? Dit fenomeen treedt op vanwege het feit dat er een ongelijkmatige verwarming van de atmosfeer van de aarde is, de structuur van het oppervlak van de planeet onregelmatig is en ook omdat het roteert. Windturbines of windgeneratoren zijn in staat de kinetische energie van de wind om te zetten in mechanische energie, die later voor andere taken kan worden gebruikt.

Hoe wekken deze apparaten precies elektriciteit op met behulp van normale wind? In feite is alles vrij eenvoudig. Het werkingsprincipe van een dergelijke turbine staat lijnrecht tegenover de werking van een ventilator. Onder invloed van de kracht van de wind draaien de wieken van de windturbine, waardoor de as die op de generator is aangesloten, elektriciteit produceert om te draaien.

Turbinetypes

Er zijn verschillende soorten verschillende turbines. Ingenieurs onderscheiden twee hoofdcategorieën die momenteel in gebruik zijn. De eerste categorie is horizontaal-axiaal en de tweede categorie is verticaal-axiaal. Het eerste type windturbine heeft het meest voorkomende ontwerp, met twee of drie bladen. Units met drie bladen werken volgens het principe "tegen de wind in". De elementen zelf zijn zo ingesteld dat ze naar de wind kijken.

Een van de grootste turbines ter wereld is GE Wind Energy. Het vermogen van dit apparaat is 3,6 megawatt. Het is vermeldenswaard hier dat hoe groter de turbine, hoe efficiënter deze is. Bovendien verbetert de prijs-batenverhouding ook met de grootte van het aggregaat.

Turbinetotalen

De eerste indicator waarmee een apparaat wordt geselecteerd, is stroom. Als we "service" -turbines nemen, kan hun vermogen beginnen vanaf 100 kW en meerdere MW bereiken. Het is ook belangrijk op te merken dat zowel verticale als horizontale windturbines kunnen worden gegroepeerd. Dergelijke groepen worden meestal windparken genoemd. Het doel van dergelijke locaties is de groothandelslevering van elektriciteit aan het gewenste object.

Als we het hebben over kleine enkele turbines, met een vermogen van minder dan 100 kW, worden ze meestal gebruikt om elektriciteit te leveren aan particuliere huizen, telecommunicatieantennes of om energie te leveren aan watertransportpompen. Opgemerkt moet worden dat kleine turbines ook kunnen worden gebruikt in combinatie met dieselmotoren.generatoren, batterijen of zonnepanelen. Zo'n systeem wordt een hybride systeem genoemd. Ze worden gebruikt op plaatsen waar er geen andere mogelijkheid is om op het elektriciteitsnet aan te sluiten.

Voordelen van verticale turbines

Op dit moment wordt het verticale type apparaten veel vaker gebruikt. Dit wordt gerechtvaardigd door het feit dat het verticale type een aantal voordelen heeft ten opzichte van de horizontale.

Op torens van het verticale type zal de belasting gelijkmatiger werken, wat het gemakkelijker maakt om een grotere constructie te creëren in termen van afmetingen. Bovendien is er geen extra apparatuur nodig om de rotor op dit type turbine te installeren. Een belangrijk voordeel dat de werkefficiëntie verhoogt, is dat de bladen van verticale turbines gedraaid kunnen worden gemaakt - in de vorm van een spiraal. Dit is erg belangrijk, want in dit geval zal windenergie hen zowel bij de ingang als bij de uitgang beïnvloeden, wat natuurlijk de efficiëntie van de installatie verhoogt.

Een van de belangrijkste voordelen van verticale turbines is dat wanneer ze zijn geïnstalleerd, het geen zin heeft om de as aan te passen aan de windstroom. Dit type apparaat werkt met een windstroom van beide kanten.

Bolotov windturbine

Dit toestel onderscheidt zich van andere apparaten. Voor een normale werking van de turbine is het niet nodig om deze aan te passen aan verschillende weersomstandigheden. Het windkrachtelement van dit ontwerp kan de wind van elke kant waarnemen, zonder enigebewerkingen instellen. Bovendien hoeft de toren bij dit type station niet te draaien als de windrichting verandert. Een ander voordeel van verticale windturbines (VAWT - windenergiecentrale met een verticale generatoras) is dat ze een speciaal ontwerp hebben waardoor je kunt werken met windstromen van elk vermogen. Bediening zelfs tijdens storm is mogelijk. Het is mogelijk om het aantal installatiemodules te kiezen. Het uitgangsvermogen van de turbine hangt af van hun aantal. Dat wil zeggen, door het aantal modules te wijzigen, kunt u het vermogen van het apparaat wijzigen, wat erg handig is. Een ander voordeel is dat het windkrachtelement zo is geassembleerd dat het een zeer efficiënte omzetting van kinetische energie in mechanische energie mogelijk maakt.

Afmetingen van de windturbine Biryukov en Blinov

Dit apparaat heeft een rotor met twee verdiepingen met een diameter van 0,75 m. De hoogte van dit element is 2 m. Onder invloed van een frisse wind was een dergelijke rotor in staat om de rotor van een asynchroon volledig te laten draaien as met een vermogen tot 1,2 kW. De turbine is bestand tegen windkracht tot 30 m/s zonder falen.

Het is de moeite waard om te vertellen waarom de windturbine wordt beschouwd als een prestatie van twee wetenschappers. Het ding is dat in de jaren 60. in de USSR patenteerde de wetenschapper Biryukov een carrouselwindgenerator met KIEV 46%. Even later kon ingenieur Blinov echter hetzelfde ontwerp gebruiken, maar met een indicator van 58% KIEV.

Turbineshyperboloïde type

De windturbines van het hyperboloïde type waren gebaseerd op de ideeën van een ingenieur als Shukhov Vladimir Grigoryevich.

De kenmerken van dit type turbine omvatten het feit dat het een groter werkgebied van de windstroom heeft. Als we deze indicator vergelijken met andere categorieën apparaten, geeft het hyperboloïde type resultaten 7-8% beter weer, als we tellen vanaf het geveegde gebied. Deze indicator is geldig voor die typen waarin het werkgebied van de windstroom is geveerd. Als we dit type vergelijken met bijvoorbeeld Darrieus- en Savonius-turbines, dan is het verschil 40-45%.

De bijzondere eigenschappen van deze categorie units zijn onder meer dat ze kunnen werken met opwaartse luchtstromen. Het is zeer productief als u de generator in de buurt van een meer, moeras, heuvel, enz. installeert.

De voordelen van dergelijke turbines zijn onder meer het feit dat de contactlijn van de actieve luchtlaag, die de hyperboloïde wast, 1,6 keer langer zal zijn dan die van een vergelijkbare cilinder die draait als een roterende windgenerator. Vandaar natuurlijk de conclusie dat de efficiëntie met dezelfde hoeveelheid groter zal zijn.

Flaws

Ondanks de vele voordelen en kenmerken van deze turbines, hebben ze ook enkele nadelen.

De negatieve factoren zijn onder meer het feit dat wanneer de generatorbladen tegen de wind in draaien, dit type generator aanzienlijke verliezen zal oplopen, wat op zijn beurt zal leiden tot een afname van de werkefficiëntie met ongeveer de helft. De afname van deze indicator is zeer merkbaar als we verticale turbines vergelijken met horizontale, die dergelijke verliezen niet hebben.

Een ander nadeel is dat de verticale windturbine erg lang moet zijn. Als je hem dicht bij de grond plaatst, waar de windsnelheid veel lager is dan op grote hoogte, dan kunnen er problemen zijn met het starten van de rotor, die een duwtje nodig heeft om te gaan werken. Uit zichzelf start hij helemaal niet. Je kunt natuurlijk speciale torens installeren om de bladen hoger te brengen, maar het onderste deel van de rotor zal nog steeds te laag zijn.

Andere nadelen zijn onder meer het feit dat zich in de winter ijspegels vormen op de bladen van windturbines. Het is ook vermeldenswaard de grote hoeveelheid geluid die turbines tijdens bedrijf uitstoten. Sommige installaties zijn zelfs in staat om tijdens hun werking schadelijk infrageluid te produceren. Het veroorzaakt trillingen, waardoor glas, ramen en borden kunnen rammelen.

Leuk weetje: de windturbines van RimWorld werden gebruikt als energiebron.