Ce sunt turbinele eoliene?

turbine eoliene eficiente

Turbine eoliene sunt dispozitive ce transforma miscarea kinetica a palelor unei elice in energie mecanica. Daca aceasta energie mecanica este apoi transformata in electricitate avem de-a face cu un generator alimentat cu vant/convertor de energie eoliana.

Locurile cu turbine eoliene cu vant de mare viteza in mod constant aduc o mai buna rentabilitate a investitiei. Cu o evaluare a resurselor eoliene e posibil sa se estimeze cantitatea de energie ce turbinele eoliene o vor produce.

O masura cantitativa a energiei eoliene disponibila la orice locatie se numeste Densitate Putere Vant(DPV) reprezinta un calcul de putere medie anuala disponibila pe metru patrat de suprafata ocupata de turbine, si e impartita pe tabele pentru inaltimi diferite ale solului. Calcularea densitatii de putere eoliana include efectul vitezei vantului si densitatea aerului. Harti cu coduri de culori sunt pregatite pentru un anumit domeniu descris, de exemplu, ca "medii anuale Putere Densitate la 50 de metri."

Reclama sponsorizata
schema turbina eoliana

Tipuri de Turbine Eoliene

Turbine eoliene se pot roti fie pe axa orizontala sau pe verticala, prima varianta fiind mai comuna.

Turbine eoliene cu Axa orizontala

Componente ale turbinei eoliene pe axa orizontala:
  • cutie de viteze
  • ax rotor
  • ansamblu de frana

Turbinele eoliene pe axa orizontala(HAWT) au rotorul axului principal si generatorul electric in partea de sus a turnului, si trebuie sa fie indreptate spre vant. Turbinele mici sunt formate printr-o aripa de vant simpla, in timp ce turbinele mari utilizeaza, in general, un senzor de vand cuplat la un motor servo. Cele mai multe au o cutie de viteze, care transforma rotatia lenta a lamelor intr-o rotatie mai rapida, care e mai potrivita pentru a conduce un generator electric.

Deoarece un turn produce turbulente in spatele sau, turbinele sunt de obicei orientate in directia opusa vantului. Paletele de turbine sunt facute rigide pentru a preveni lamele de a fi impinse in turn de vanturi mari. In plus, lamele sunt plasate la o distanta considerabila in partea din fata a turnului si sunt uneori inclinate de vant pe o distanta mica.

Masini pe directia vantului au fost construite, in ciuda problemei de turbulenta, deoarece nu au nevoie de un mecanism suplimentar pentru pastrarea lor in concordanta cu vantul.

Turbine eoliene pe ax vertical (sau VAWT) au ax principal rotorul dispus vertical. Avantajul principal al acestui aranjament este ca aceste turbine nu trebuie sa fie asezate in vant pentru a fi eficiente. Acesta este un avantaj pentru locurile in care directia vantului este foarte variabila.

Cu o axa verticala, generatorul si cutia de viteze pot fi plasate aproape de sol, astfel incat turnul nu are nevoie sa-l sustina, si este mai accesibil pentru intretinere. Este dificila montarea unei turbine pe axa verticala pe turnuri, ceea ce inseamna ca sunt deseori instalate mai aproape de baza de sustinere, cum ar fi solul sau un acoperis de cladire. Viteza vantului este mai lenta la o altitudine joasa, asa ca mai putina energie eoliana este disponibila pentru o turbina de o dimensiune data. Aerul sufla aproape de sol si alte obiecte pot crea curs de turbulenta, care pot duce la probleme de vibratii, inclusiv zgomot si uzura care scurteaza durata de viata a serviciului. Cu toate acestea, in cazul in care turbina este montata pe acoperis, cladirea, in general, redirectioneaza vantul pe acoperis si acest lucru poate dubla viteza vantului la turbine. In cazul in care inaltimea acoperisului unde este montat turnul cu turbina este de aproximativ 50% din inaltimea cladirii, acest lucru este aproape de optim pentru energie eoliana maxima si minime turbulente vant.

Subtipuri de Turbine eoliene cu axe verticala

Darrieus turbine eoliene

Turbine "Eggbeater", sau turbine Darrieus, au fost numit dupa inventatorul francez, Georges Darrieus. Acestea au randament bun, dar produc unduiri mari de cuplu si de stres ciclic pe turn, care contribuie la o fiabilitate redusa. De asemenea, in general, necesita o anumita sursa externa de putere sau de un rotor Savonius suplimentar pentru a se intoarce, deoarece cuplul de pornire este slab. Unduirile cuplul sunt reduse cu ajutorul a trei sau mai multe lame care duce la o sustinere mai mare a rotorului. Sustinerea este masurata prin zona lamelelor impartita la zona rotorului.

Turbine eoliene Giromill

Un subtip de turbina Darrieus cu lame drepte, spre deosebire de cele curbe. Varietatea cicloturbinelor are puncte variabile pentru a reduce pulsatia cuplului si este pe autopornire cu mai multe avantaje fata de cea de mai sus.

Turbine eoliene Savonius

Reclama sponsorizata

Acestea sunt dispozitive de tip tragere cu doua (sau mai multe) cupe ce sunt utilizate in anemometru, guri de aerisire Flettner (de obicei vazut pe acoperisul autobuzelor sau microbuzelor), si in unele turbine eoliene de putere mai putin eficienta. Ele sunt intotdeauna cu autopornire de cazul in care sunt formate din trei cupe.

Designul si contruirea unei Turbine eoliene

Turbine eoliene sunt proiectate pentru a exploata energia eoliana de pe un anumit teritoriu. Modelarea aerodinamica este utilizata pentru a determina inaltimea optima a turnului, sistemul de control, numarul de lame si forma lamelor.

Turbine eoliene transforma energia eoliena in energie electrica pentru distributie. Turbinele conventionale cu axa orizontala poate fi impartita in trei componente.

  • Componenta rotorului, care face aproximativ 20% din costul turbinei eoliene, include lame de conversie a energiei eoliene la energia cu nivel scazut a vitezei de rotatie.
  • Componenta generator , care face aproximativ 34% din costul turbinei eoliene, include generator electric, control electronic, precum si cel mai probabil, o componenta - cutie de viteze pentru convertirea vitezei mici de rotatie la intrare la viteza mare de rotatie adecvata pentru generarea de energie electrica.
  • Componente structurale de sprijin, care face aproximativ 15% din costul turbinei eoliene, include turnul si mecanismul de rotor.