El turbine ng hangin Ito ay isang aparato na idinisenyo upang baguhin ang kinetic energy ng hangin sa mekanikal na enerhiya, at pagkatapos ay i-convert ito sa electric power. Ito ay isa sa mga pinaka-epektibo at napapanatiling teknolohiya sa loob ng larangan ng renewable energy dahil sa kakayahan nitong makabuo ng kuryente nang hindi naglalabas ng mga polluting gas.
Ano ang wind turbine?
Un turbine ng hangin Ito ay isang uri ng aeromotor na gumagamit ng enerhiya ng hangin, iyon ay, ang lakas ng hangin, upang i-convert ito sa kuryente. Ito ay gumagana katulad ng tradisyonal na windmills, ngunit sa halip na gumamit ng enerhiya sa paggiling ng butil o pump ng tubig, ito ay bumubuo ng elektrikal na enerhiya.
Ang enerhiya na nagagawa nito ay nakasalalay sa lakas ng hangin at sa laki ng wind turbine. Karaniwan, ang mga aparatong ito ay naka-install sa mga wind farm, alinman sa lupa o malayo sa pampang, kung saan ang hangin ay mas malakas at mas pare-pareho.
Mga pangunahing bahagi ng wind turbine
Los mga turbine ng hangin Binubuo ang mga ito ng ilang bahagi na mahalaga para sa kanilang operasyon. Susunod, ilalarawan namin ang bawat isa sa kanila:
1.rotor
Ang rotor ay ang mobile na elemento responsable para sa pagkuha ng kinetic energy ng hangin at pagbabago nito sa mekanikal na enerhiya. Binubuo ito ng mga blades at bushing, na nagdurugtong sa mga blades sa baras ng makina. Siya rotor Maaari itong ayusin ang pitch o variable na pitch, depende sa kung ang mga blades ay naayos o maaaring iikot sa kanilang sariling axis upang umangkop sa bilis ng hangin.
Sa mas malalaking wind turbine, ang rotor ay karaniwang may diameter na maaaring umabot ng higit sa 160 metro sa mga prototype sa malayo sa pampang, na nagpapahintulot sa produksyon ng hanggang 5 MW (megawatts). Ang bilis ng pag-ikot ng malalaking wind turbine na ito ay nasa pagitan 20 at 50 rpm (mga rebolusyon kada minuto), habang ang mas maliit ay maaaring umabot ng higit sa 300 rpm.
2. Ang mga blades
ang Pallas Ang mga ito ay mahalaga para sa pagpapatakbo ng wind turbine, dahil sila ang may pananagutan sa pagkuha ng lakas ng hangin. Ang mga ito ay sumasailalim sa matinding aerodynamic load, lalo na sa mga gilid ng mga blades, na maaaring maabot ang limitasyon ng paglaban ng materyal. Para sa kadahilanang ito, ang mga blades ay ginawa mula sa magaan at lumalaban na materyales, tulad ng fiberglass o carbon, na kayang tiisin ang matinding lagay ng panahon.
Depende sa bilang ng mga blades, ang wind turbine ay maaaring single-blade, two-blade, three-blade o multi-blade, bagama't ang pinakakaraniwan ay tatlong talim, dahil nag-aalok sila ng balanse sa pagitan ng kahusayan at katatagan. Ang mga three-blade wind turbine ay nagbibigay-daan sa kahusayan na malapit sa 40% at ang pinaka ginagamit sa mga high-power na installation.
3. Multiplier
Ang multiplier ay may napakahalagang function: iakma ang mababang bilis ng pag-ikot ng rotor sa isang mas mataas na bilis upang ang electric generator ay gumagana nang mahusay. Ang prosesong ito ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang serye ng mga gear na kumokonekta sa mababang bilis ng baras sa mataas na bilis ng baras. Sa ilang modernong modelo, ang sistemang ito ay pinalitan ng mga elektronikong elemento na gumaganap ng parehong function nang hindi nangangailangan ng mga gears.
4. Electric generator
El Electric generator Ito ang sangkap na responsable para sa pagbabago ng mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya. Ang mga generator ay maaaring may iba't ibang uri: kasabay o asynchronous, depende sa disenyo ng wind turbine. Sa pinaka-modernong wind turbine, ang layunin ay i-optimize ang ugnayan sa pagitan ng generator at iba pang elemento gaya ng multiplier o gearbox para mapabuti ang performance.
5. Gondola
La gondola Ito ang casing na naglalaman ng mga pangunahing bahagi ng wind turbine, tulad ng generator, gearbox at mga control system. Ito ay naka-mount sa tuktok ng tore at nakalantad sa matinding kondisyon ng panahon, kaya ito ay itinayo gamit ang malalakas ngunit magaan na materyales (karaniwan ay fiberglass at bakal). Bilang karagdagan, ang nacelle ay maaaring iikot upang awtomatikong i-orient ang sarili sa direksyon ng hangin batay sa data na nakolekta ng vane at anemometer.
6. Tore
Ang tore ay ang istraktura na nagtataas ng mga blades at nacelle sa isang sapat na taas upang mas mahusay na samantalahin ang hangin. Kung mas mataas ang tore, mas malakas ang hangin, na nagpapataas ng produksyon ng enerhiya. Ang mga tore ay karaniwang gawa sa tubular na bakal at maaaring umabot sa taas na hanggang 150 metro o higit pa sa malalaking wind turbine.
Pagpapatakbo ng wind turbine
Ang pagpapatakbo ng isang wind turbine ay batay sa conversion ng kinetic energy ng hangin sa elektrikal na enerhiya, sa pamamagitan ng isang proseso na nagsasangkot ng ilang mga yugto:
- Ang hangin ay gumagalaw sa rotor blades, kaya bumubuo ng mekanikal na enerhiya.
- Ang pag-ikot ng rotor ay ipinadala sa pangunahing baras, na konektado sa multiplier ng bilis.
- Pinapataas ng multiplier ang bilis ng mabagal na baras upang maiangkop ito sa electric generator.
- Ang generator ay nagko-convert ng mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya.
- Ang nabuong kuryente ay ipinapadala sa pamamagitan ng evacuation system sa electrical grid o iniimbak para magamit sa ibang pagkakataon.
Ang pagganap ng wind turbine ay nakasalalay sa ilang mga kadahilanan, tulad ng bilis ng hangin, diameter ng rotor, at taas ng tore. Bilang karagdagan, kasama sa mga modernong modelo ang mga mekanismong pangkaligtasan gaya ng mga disc brakes at mga awtomatikong stop system kung sakaling magkaroon ng sobrang lakas ng hangin.
Anong uri ng wind turbine ang karaniwang ginagamit?
Ang pinakakaraniwang wind turbine ay ang mga iyon pahalang na axis at tatlong blades, dahil nagbibigay sila ng pinakamahusay na pagganap at katatagan kumpara sa iba pang mga disenyo. Ang mga wind turbine na ito ay ginagamit kapwa sa maliliit na hiwalay na mga instalasyon at sa malalaking wind farm sa lupa o sa dagat.
Bilang karagdagan, mayroong mga turbine patayong axis, bagama't mas limitado ang paggamit nito dahil sa mas mababang kahusayan nito. Gayunpaman, ang mga bagong teknolohiya at materyales ay pinag-aaralan upang mapabuti ang kanilang pagganap, lalo na sa mga urban na lugar kung saan ang mga kondisyon ng hangin ay maaaring maging mas iregular.
Mga materyales na ginagamit sa mga wind turbine
Ang mga modernong wind turbine ay binuo na may kumbinasyon ng lumalaban at magaan na materyales na nagbibigay-daan dito na makatiis sa matinding kondisyon ng panahon at sa parehong oras ay binabawasan ang bigat ng mga bahagi upang mapabuti ang pagganap:
- Ang mga blades ay pangunahing gawa sa fiberglass pinatibay ng carbon o polyester, na ginagawang napakagaan ngunit sa parehong oras ay napaka-lumalaban.
- Ang mga tore ay karaniwang tubular na bakal, bagama't nag-eeksperimento ang ilang mas modernong bersyon carbon fiber at iba pang pinagsama-samang materyales.
- Ang nacelle at iba pang mga elemento ng istruktura ay gawa sa reinforced steel at pinahiran ng mga materyales na lumalaban sa kaagnasan upang matiyak ang pangmatagalang tibay, kahit na sa mga kapaligiran sa dagat.
Ang kakayahang kumita ng mga wind turbine
La enerhiya ng hangin Ito ay isa sa mga pinaka kumikita at mapagkumpitensyang anyo ng enerhiya ngayon. Ayon sa kamakailang mga ulat, ang halaga ng pagbuo ng kuryente gamit ang mga wind turbine ay mas mababa kaysa sa mga hindi nababagong enerhiya, tulad ng mga fossil fuel. Kahit na ito ay ipinakita na mas mapagkumpitensya kaysa sa iba pang mga renewable energies, tulad ng solar.
Sa Spain, halimbawa, ang isang 20 MW wind farm ay maaaring makabuo sa paligid 40 GWh bawat taon, na magiging sapat upang matustusan ang tungkol sa 15.000 kabahayan.
Ang isa pang mahalagang bentahe ay ang mga wind turbine ay may mas mababang epekto sa kapaligiran kaysa sa iba pang mga teknolohiya ng pagbuo ng enerhiya, dahil hindi sila naglalabas ng mga polluting gas o nangangailangan ng mga fossil fuel upang gumana. Gayunpaman, dapat isaalang-alang ang mga salik tulad ng ingay, epekto sa paningin at ilang epekto sa mga ibon at paniki sa mga kalapit na lugar.
Sa madaling salita, ang mga wind turbine ay isang pangunahing teknolohiya para sa pagbuo ng nababagong enerhiya at gumaganap ng isang pangunahing papel sa paglipat patungo sa isang mas malinis at mas napapanatiling sistema ng enerhiya.