Hur kraftfulla industriella vindkraftverk fungerar

Atmosfärens naturliga reaktion på den ojämna uppvärmningen av dess olika lager är vind. De resulterande sänkningarna i atmosfärstrycket gör att vinden blåser från områden med högt tryck till områden med lågt tryck, och ju större tryckskillnaden är, desto starkare vind – desto högre hastighet. Teoretiskt räknar man med att upp till 2 % av solstrålningen omvandlas till mekanisk vindenergi på grund av luftens naturliga rörelse i atmosfären.

Det är känt att topografin för ett visst område antingen kan förstärka vinden eller begränsa luftflödet. Så i områden med bergskedjor, pass, nära flodkanjoner, är förutsättningarna för att installera vindkraftverk verkligen idealiska. Och om vi kommer ihåg att kraften som kan erhållas från vinden är proportionell mot massan av luft som passerar genom turbinen och kuben av dess hastighet, då är det lätt att förstå utsikterna som snabbt öppnar sig i denna riktning.

Vind är utan tvekan en av de mest lovande förnybara energikällorna.Det är inte för inte som i många länder, år efter år, byggs fler och fler vindkraftsparker, vindkraftsparker, i synnerhet, på de kustnära delarna av haven, oceanerna och på slätterna.

Vindens byiga natur bidrar inte till en stabil försörjning av elektriska nätverk, därför blir ackumuleringen av energi för dess vidare användning en viktig uppgift. Men denna uppgift håller på att lösas — industriella och privata batterilagringssystem byggs, åtgärder vidtas för att säkerställa oavbruten strömförsörjning.

Och nu kan vi med säkerhet säga att en kraftfull industriell vindgenerator (som Enercon E-126) med en kapacitet på 6-8 MW, integrerad i strömförsörjningssystemet i en liten stad, kommer att kunna tillfredsställa behoven hos sina invånare och behoven hos den elektrifierade infrastrukturen.

Men låt oss komma till saken och titta på enheten för en industriell vindgenerator. När allt kommer omkring är varje vindgenerator en produkt av noggrann teknisk tanke, resultatet av exakta beräkningar och lång design för att erhålla en effektiv och pålitlig omvandlare av vindenergi till elektrisk energi, vilket är anledningen till att varje detalj i en enorm struktur inte på något sätt är oavsiktlig . Till exempel kommer vi att hänvisa till designen av Enercon E-126 vindgenerator och titta på dess huvuddelar.

Torn

Tornet (7), tiotals meter högt, är stödet för en industriell vindgenerator. Den är helt tillverkad av armerad betong genom sekventiell gjutning i formen eller sammansatt av korta armerade betongringar som monteras sekventiellt ovanpå varandra och kopplas samman genom att dra ramkablar genom dem.Den armerade betongen är tillräckligt stark för att hålla en tung turbin och gondol uppe, samt motstå belastningen från vindkraftverkets drift, vilket förhindrar att strukturen välter.

Tornets bas vilar på en armerad betongbas (8), vars vikt är proportionell mot vikten av själva tornet. Till exempel har vindkraftverket Enercon E-126 en totalvikt på cirka 6 000 ton. Stödet är inte cylindriskt till formen och har en form närmare en stympad kon än en cylinder. Utvidgat vid basen håller tornet säkert hela strukturen i rätt läge.

Blad och rotor

Bladen (6) och rotorn (5) på en industriell vindturbin är gjorda av en speciell kompositfiber baserad på stål. Bladen är sammansatta av separata segment eller tillverkade som en monolit, beroende på deras omfattning. Som regel används bultar och ett nav för att fästa bladen på rotorn. Själva bladen är fästa på navet, och navet är fäst direkt på generatorrotorn.

Rotation av turbinen runt tornet

För att rotera turbinen runt tornet, a asynkron motor (3) ansluten med ett kugghjul till ringen vid basen av gondolen. Beroende på storleken på vindgeneratorn och dess effekt kan det finnas från en till tre sådana motorer.

Elgenerator

Om tidigare enheter som i design liknade vanliga synkrongeneratorer användes som generatorer för vindkraftverk, så uppträdde i början av 2000-talet en sådan innovation som en ringgenerator (1). Här är turbinrotorn kopplad till navet också generatorrotorn.

Oberoende excitationslindningar är placerade på ringrotorn, bildar magnetiska poler, respektive på statorlindningens stator. Statorlindningen är uppdelad i delar (i fallet med Enercon E -126 — i fyra delar), som var och en är ansluten till en separat likriktare. Generatorns styrenhet är placerad i motorrummet (2) i gondolen.

Inverter

Efter likriktning tillförs en likspänning på 400 volt till växelriktaren (4) installerad vid basen av tornet, där energin omvandlas till växelström och efter transformation tillförs kraftledningen.

Vi tittade på nyckelkomponenterna i ett modernt industriellt vindkraftverk med exemplet Enercon E-126-modellen, som först installerades nära den tyska staden Emden 2007. Generatorns kapacitet är för närvarande 7,58 MW, vilket är tillräckligt för att driva 4 500 villor med el året runt.

Hittills har Enercon byggt mer än 13 000 sådana vindkraftverk världen över, med deras totala installerade kapacitet redan 2010 överstigande 2 846 MW.