El szélturbina Ez egy olyan eszköz, amely a szél kinetikus energiáját mechanikai energiává alakítja, majd átalakítja azt elektromos áram. Ez az egyik leghatékonyabb és legfenntarthatóbb technológia a megújuló energia területén, mivel képes szennyező gázok kibocsátása nélkül villamos energiát termelni.
Mi az a szélturbina?
Un szélturbina Ez egy olyan típusú aeromotor, amely szélenergiát, azaz a szél erejét használja fel elektromos árammá alakítására. A hagyományos szélmalmokhoz hasonlóan működik, de ahelyett, hogy energiát használna a gabona őrlésére vagy a víz szivattyúzására, elektromos energiát termel.
Az általa termelt energia a szél erősségétől és a szélturbina méretétől függ. Ezeket az eszközöket jellemzően szélerőművekbe telepítik, akár szárazföldön, akár tengeren, ahol a szél erősebb és állandóbb.
A szélturbina fő részei
sok szélturbinák Több, a működésükhöz nélkülözhetetlen részből állnak. Ezután mindegyiket leírjuk:
1.rotor
A rotor az mobil elem felelős a szél mozgási energiájának rögzítéséért és mechanikai energiává alakításáért. A pengékből és a perselyből áll, amely összeköti a késeket a gép tengelyével. Ő forgórész Lehet fix osztású vagy változtatható osztású, attól függően, hogy a lapátok rögzítettek-e, vagy saját tengelyük körül foroghatnak, hogy alkalmazkodjanak a szél sebességéhez.
A nagyobb szélturbinákban a rotor átmérője általában eléri a 160 métert is a tengeri prototípusoknál, ami akár 5 MW (megawatt) termelést tesz lehetővé. Ezeknek a nagy szélturbináknak a forgási sebessége között van 20 és 50 ford./perc (perc fordulat), míg a kisebbek 300 ford./percnél is többet érhetnek el.
2. A pengék
az palas Ezek kulcsfontosságúak a szélturbina működésében, mivel ezek felelősek a szél erejének rögzítéséért. Intenzív aerodinamikai terhelésnek vannak kitéve, különösen a lapátok szélein, ami elérheti az anyag ellenállásának határát. Emiatt a pengék ebből készülnek könnyű és ellenálló anyagok, mint például az üvegszál vagy a szén, amely képes ellenállni a szélsőséges időjárási viszonyoknak.
A lapátok számától függően a szélturbinák lehetnek egylapátosak, kétlapátosak, háromlapátosak vagy többlapátosak, bár a leggyakoribbak három pengéjű, mivel egyensúlyt kínálnak a hatékonyság és a stabilitás között. A háromlapátos szélturbinák közel 40%-os hatásfokot tesznek lehetővé, és a legtöbbet használják nagy teljesítményű berendezésekben.
3. Szorzó
A szorzónak nagyon fontos funkciója van: állítsa be a rotor alacsony fordulatszámát nagyobb sebességgel, hogy az elektromos generátor hatékonyan működjön. Ezt a folyamatot egy sor fogaskeréken keresztül hajtják végre, amelyek az alacsony fordulatszámú tengelyt a nagy sebességű tengelyhez kötik. Néhány modern modellben ezt a rendszert helyettesítik elektronikus elemek amelyek ugyanazt a funkciót látják el anélkül, hogy hajtóművekre lenne szükség.
4. Elektromos generátor
El Elektromos generátor Ez az a komponens, amely a mechanikai energiát elektromos energiává alakítja. A generátorok különböző típusúak lehetnek: szinkron vagy aszinkron, a szélturbina kialakításától függően. A legmodernebb szélturbináknál az a cél, hogy optimalizálják a kapcsolatot a generátor és más elemek, például a szorzó vagy a sebességváltó között a teljesítmény javítása érdekében.
5. Gondola
La gondola Ez a ház tartalmazza a szélturbina fő alkatrészeit, például a generátort, a sebességváltót és a vezérlőrendszereket. A torony tetejére van felszerelve, és ki van téve az extrém időjárási viszonyoknak, ezért erős, de könnyű anyagokból (általában üvegszálból és acélból) épül. Ezenkívül a gondola elfordulhat, hogy a lapát és a szélmérő által gyűjtött adatok alapján automatikusan a szél irányába tájékozódjon.
6. Torony
A torony az a szerkezet, amely megfelelő magasságba emeli a lapátokat és a gondolát, hogy jobban kihasználja a szelet. Minél magasabb a torony, annál erősebb a szél, ami növeli az energiatermelést. A tornyok általában ebből készülnek cső alakú acél és akár 150 méteres magasságot is elérhet a nagy szélturbinákban.
Szélturbina működése
A szélturbina működése a szél kinetikus energiájának elektromos energiává történő átalakításán alapul, több szakaszból álló folyamaton keresztül:
- A szél mozgatja a rotorlapátokat, így mechanikai energiát generál.
- A forgórész forgását a főtengelyre továbbítják, amely a fordulatszám-szorzóhoz csatlakozik.
- A szorzó növeli a lassú tengely fordulatszámát, hogy alkalmazkodjon az elektromos generátorhoz.
- A generátor a mechanikai energiát elektromos energiává alakítja.
- A megtermelt villamos energiát az evakuációs rendszeren keresztül továbbítják az elektromos hálózathoz, vagy tárolják későbbi felhasználásra.
A szélturbina teljesítménye számos tényezőtől függ, például a szél sebességétől, a rotor átmérőjétől és a torony magasságától. Ezenkívül a modern modellek olyan biztonsági mechanizmusokat is tartalmaznak, mint a tárcsafékek és az automatikus leállító rendszer túl erős szél esetén.
Milyen típusú szélturbinákat használnak általában?
A legelterjedtebb szélturbinák azok vízszintes tengely és három penge, mivel ezek biztosítják a legjobb teljesítményt és stabilitást a többi kivitelhez képest. Ezeket a szélturbinákat kis elszigetelt létesítményekben és nagy szárazföldi vagy tengeri szélerőművekben egyaránt használják.
Ezen kívül vannak turbinák függőleges tengely, bár használata korlátozottabb az alacsonyabb hatékonyság miatt. Azonban új technológiákat és anyagokat tanulmányoznak teljesítményük javítása érdekében, különösen olyan városi területeken, ahol a szélviszonyok szabálytalanabbak lehetnek.
Szélturbinákhoz használt anyagok
A modern szélturbinák kombinációjával épülnek ellenálló és könnyű anyagok amelyek lehetővé teszik, hogy ellenálljon a szélsőséges időjárási viszonyoknak, és ugyanakkor minimálisra csökkentse az alkatrészek súlyát a teljesítmény javítása érdekében:
- A pengék főként a következőkből készülnek üveggyapot szénnel vagy poliészterrel megerősített, ami rendkívül könnyűvé, de ugyanakkor nagyon ellenállóvá teszi őket.
- A tornyok általában cső alakú acél, bár néhány modernebb változat kísérletezik szénszál és egyéb kompozit anyagok.
- A gondola és egyéb szerkezeti elemek megerősített acélból készülnek, és korrózióálló anyagokkal vannak bevonva, így biztosítva a hosszú távú tartósságot, még tengeri környezetben is.
A szélturbinák jövedelmezősége
La szélenergia Ez ma az egyik legjövedelmezőbb és legversenyképesebb energiaforma. A legújabb jelentések szerint a szélturbinákkal történő villamosenergia-termelés költsége jóval alacsonyabb, mint a nem megújuló energiák, például a fosszilis tüzelőanyagoké. Még versenyképesebbnek is bizonyult, mint más megújuló energiák, például a napenergia.
Spanyolországban például egy 20 MW-os szélerőmű kb 40 GWh évente, ami elegendő lenne kb 15.000 háztartás.
További fontos előny, hogy a szélturbinák sokkal kisebb környezetterhelést jelentenek, mint más energiatermelési technológiák, mivel nem bocsátanak ki szennyező gázokat, és nem igényelnek fosszilis tüzelőanyagot a működésükhöz. Mindazonáltal figyelembe kell venni olyan tényezőket, mint a zaj, a vizuális hatás és bizonyos hatások a közeli területek madarakra és denevérekre.
Röviden, a szélturbinák kulcsfontosságú technológiát jelentenek a megújuló energia fejlesztésében, és alapvető szerepet játszanak a tisztább és fenntarthatóbb energiarendszerre való átállásban.