Основи на вятърната енергия

Вятърната енергия е форма на слънчева енергия. Ветровете се появяват поради неравномерното нагряване на атмосферата от слънцето, неравностите на земната повърхност и въртенето на Земята. Посоката на вятърните потоци варира в зависимост от релефа на земната повърхност, наличието на водни тела и растителност. Ветогенераторите използват това движение на въздуха и го преобразуват в механична енергия и след това в електричество. Тази статия ще разгледа накратко въпроса как работи вятърната турбина, както и въпросите за предимствата и недостатъците на вятърната енергия.

Хората започнаха да използват вятърна енергия преди няколко века, когато се появиха вятърни мелници, които изпомпваха вода, смилаха зърно или изпълняваха други функции. Днешната вятърна турбина е много усъвършенствана версия на вятърната мелница. Повечето вятърни турбини имат три перки, монтирани на върха на стоманена кула. Вятърен генератор с височина 25 метра може да захранва с електричество жилищна сграда, вятърен генератор с височина 80 метра може да осигури електричество на стотици къщи.

Какво е вятърен генератор?

Когато вятърът преминава през турбината, лопатките започват да се въртят поради кинетичната енергия на вятъра. Това задвижва вътрешен вал, който е свързан към скоростна кутия, която увеличава скоростта на въртене и е свързан към генератор, който генерира електричество. Най-често вятърните турбини се състоят от стоманена куха мачта, чиято височина може да достигне 100 m, ротор на турбина, лопатки, генераторна ос, скоростна кутия, генератор, инвертор и батерия. Често вятърните турбини са оборудвани с оборудване за оценка и автоматично завъртане по посока на вятъра и могат също така да променят ъгъла или „наклона“ на лопатките.за оптимизиране на използването на енергия.

Разновидности на вятърни турбини

Съвременните вятърни турбини попадат в две основни групи;

с хоризонтална ос на въртене, както при традиционните вятърни мелници, използвани за изпомпване на вода;
с вертикална ос на въртене, това са въртящи се и лопаткови дизайни на Darrieus.

Повечето съвременни вятърни турбини имат хоризонтална ос на въртене на турбината.

Те обикновено се състоят от:

мачти кухи отвътре, направени от метал или бетон;
гондола, която е монтирана на върха на мачтата и която съдържа валове, скоростна кутия, генератор, контролер и спирачка;
ротор, който включва лопатки и главина;
нискооборотен вал, който се задвижва от ротора;
високооборотен вал, който е свързан към генератора;
редуктор, който механично свързва нискоскоростния и високоскоростния вал, увеличавайки скоростта на въртене на последния;
генератор, който генерира електричество;
контролер, който контролира работата на вятърната турбина;
ветропоказател, който определя посоката на вятъра и ориентира турбината в желаната посока;
анемометър, който определя скоростта на вятъра и предава данни на контролера;
спирачки, за спиране на ротора в критични ситуации.

Плюсове и минуси на вятърната енергия

Възобновяем източник на енергия

Вятърната енергия е обществен, възобновяем ресурс, така че без значение колко се използва днес, тя все още ще бъде достъпна в бъдеще. Вятърната енергия също е сравнително чист източникелектричество – вятърните паркове не отделят замърсители на въздуха или парникови газове.

Въпреки че цената на вятърната енергия е спаднала драстично през последните 10 години, тя изисква по-голяма първоначална инвестиция от закупуването на генератори за изкопаеми горива. Приблизително 80% от цената е оборудване, включително подготовка на площадката и монтаж. Въпреки това, когато се сравнява жизненият цикъл на вятърна турбина и инсталация за изкопаеми горива, вятърната турбина става много по-конкурентоспособна, тъй като не изисква закупуване на гориво и оперативните разходи са сведени до минимум.

Екологичност

Въпреки че вятърните паркове нямат толкова голямо въздействие върху околната среда, колкото електроцентралите с изкопаеми горива, те все още създават някои проблеми. Техните остриета създават шум, визуално могат да развалят пейзажа, птици и прилепи се блъскат върху тях. Повечето от тези проблеми се решават по един или друг начин чрез различни технологии и разумно разположение на електроцентралите.

Някои характеристики, свързани с вятърните турбини

Основният проблем при използването на вятърна енергия е, че вятърът не винаги духа, когато е необходимо електричество, в някои райони ветровете духат много слабо, така че не е изгодно да се използват вятърни турбини там. Вятърът не може да се съхранява като бензин (въпреки че генерираното от вятъра електричество може да се съхранява с помощта на батерии). Районите със силни ветрове често не са много удобни за заселване. И накрая, вятърните турбини могат да създадат проблеми за друго използване на земята. Вятърните турбини могат да се намесятпасящи добитък или заемат място за култури.