Turbiny wiatrowe są strategicznie rozmieszczone w wiecznie wietrznych miejscach, aby zapewnić im najlepszą możliwość generowania największej ilości energii, ale ile energii wytwarza wiatr faktycznie produkują turbiny?
Wszyscy wiemy, że świat potrzebuje więcej odnawialnych źródeł energii – gdziekolwiek stoisz w obliczu zmian klimatycznych, musisz zmierzyć się z faktem, że paliwa kopalne są zasobem ograniczonym i ostatecznie skończyć się. Jeśli chcemy żyć w wygodnym świecie napędzanym energią elektryczną, musimy znaleźć alternatywne źródła.
Niektóre z odnawialnych źródeł energii, z których możemy korzystać, obejmują energię słoneczną, wiatrową, biomasę i energię geotermalną oraz chociaż żadna pojedyncza technologia nie będzie odpowiedzią, połączenie ich wszystkich pomaga wytyczać drogę naprzód.
Wiele osób odkryło, że przejście z tradycyjnych planów energetycznych zasilanych paliwami kopalnymi na nieograniczone subskrypcje energii odnawialnej umożliwia natychmiastowy dostęp do czysta energia bez dużych inwestycji, takich jak panele słoneczne.
Innym źródłem czystej energii, które już rośnie na całym świecie, są turbiny wiatrowe. Są to ogromne konstrukcje, które są strategicznie rozmieszczone w wiecznie wietrznych miejscach, aby zapewnić im najlepszą możliwość generowania jak największej ilości energii.
Ale jak właściwie działają turbiny wiatrowe?
Jak działa wiatr wytwarzana energia?
Energia wiatru jest wytwarzana, gdy wykorzystujemy siłę przepływu powietrza w naszej atmosferze do wytwarzania energii elektrycznej. Turbiny wiatrowe robią to poprzez przechwytywanie energii kinetycznej wiatru (np. Energii ruchomej).
Obecnie istnieją trzy różne rodzaje energii wiatrowej, energia wiatrowa na skalę użyteczności publicznej, rozproszona (mała) energia wiatrowa oraz morska energia wiatrowa.
Energia wiatrowa na skalę użyteczności publicznej obejmuje turbiny różnej wielkości, które dostarczają energię do sieci i są używane przez przedsiębiorstwa użyteczności publicznej.
Morska energia wiatrowa jest dokładnie tym, czym się wydaje na przykład – są to ogromne turbiny wiatrowe, które są budowane na morzu i generują najwięcej energii.
Oczywiście nie cała energia elektryczna przepływająca przez sieć elektroenergetyczna pochodzi z czystych źródeł, takich jak wiatr i słońce, większość nadal pochodzi ze spalania paliw. Nawet paliwa odnawialne nie zawierają szkodliwych gazów, dlatego musimy być świadomi, skąd pochodzi nasza energia.
Możesz tego nie wiedzieć, ale w wielu stanach możesz wybrać, skąd pochodzi Twoja energia. Umożliwiamy naszym klientom wybieranie energii pochodzącej z czystych źródeł zamiast szkodliwych. Nasi klienci wybierają czystą energię i odpowiedni dla siebie plan abonamentowy, dzięki czemu otrzymują stabilny miesięczny rachunek i są zadowoleni, że pomagają światu stać się bardziej ekologicznym. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o tym, jak możemy Ci pomóc, kliknij tutaj.
Jak działają turbiny wiatrowe?
Turbiny wiatrowe są stosunkowo łatwe do obejrzenia, i często są łatwiejsze do zrozumienia, gdy myślisz o nich jak o historycznym wiatraku, który wykorzystywałby energię wiatru do mielenia ziarna.
Kiedy wiatr wieje obok łopatki turbiny wiatrowej, siła jest przez nią przechwytywana (to jest zwane przechwytywaniem energii kinetycznej) i tak turbina zaczyna się obracać. Energia jest obecnie uważana za energię mechaniczną. Podobnie jak w przypadku wiatraka, obraca to wewnętrzny wał. W przeciwieństwie do tradycyjnego wiatraka, wały turbiny wiatrowej są połączone ze skrzynią biegów, która pomaga znacznie zwiększyć prędkość – zazwyczaj 100 razy więcej.
Ten wirnik jest podłączony do generatora, który wytwarza energię elektryczną.
To jest wszystko, co naprawdę musisz wiedzieć, ale jeśli interesują Cię terminy techniczne, te same elementy nazywamy masztem, gondolą i wirnikiem. Maszt podtrzymuje wirnik i gondolę, a gondola zawiera części mechaniczne. Maszty lub wieże są puste i wykonane głównie ze stali. Łopaty są wykonane z włókna szklanego wzmocnionego poliestrem, żywicy epoksydowej wzmocnionej włóknem szklanym lub żywicy epoksydowej wzmocnionej włóknem węglowym, dzięki czemu są niewiarygodnie mocne, ale także wystarczająco lekkie, aby stosunkowo delikatne siły wiatru wprawiły je w ruch. ostrza są bardzo podobne do skrzydeł samolotu; wiatr powoduje wirowanie trójłopatkowej turbiny, ponieważ siła nośna jest większa niż siła oporu. Są trzy, ponieważ zapewnia to najlepszy kompromis między prędkością obrotową a niezawodnością mechaniczną.
Wirnik jest połączony z generatorem za pomocą szeregu kół zębatych, dzięki czemu prędkość obrotowa wzrasta 100 razy. Dzięki temu generator może wytwarzać energię elektryczną i nie może być zbyt duży i drogi. Komputery kontrolują nachylenie łopat i wskazany przez nie kierunek, aby wytworzyć maksymalną moc.
Większość dzisiejszych lądowych turbin wiatrowych ma moc 2,5-3 MW (megawatów), a łopaty mają około 50 m długości, czyli około połowy długość boiska do piłki nożnej. Zaledwie 30 lat temu łopaty miały zaledwie 15 m długości!
Czy turbiny wiatrowe wytwarzają prąd zmienny czy stały?
Generatory prądu wytwarzają prąd zmienny (AC).Niektóre turbiny zawierają konwerter, który zamienia prąd zmienny na prąd stały (prąd stały) iz powrotem, aby wytwarzana energia elektryczna była zgodna z częstotliwością i fazą sieci, do której jest podłączona. Różnica między tymi prądami polega na tym, że w prądach przemiennych elektrony zmieniają kierunki, podczas gdy w prądach stałych płyną one zawsze tylko w jednym kierunku.
Jakie są rodzaje turbin wiatrowych?
Zdecydowanie najpowszechniejszym typem turbiny wiatrowej jest turbina wiatrowa o osi poziomej (HAWT). To ten, który stał się częstym widokiem, zarówno jako pojedyncze osoby i małe grupy, jak i licznie na farmach wiatrowych. Przypominają śmigło samolotu na wieży.
Z drugiej strony turbiny o osi pionowej zostały opisane jako wyglądające jak trzepaczki. Turbiny o osi pionowej zazwyczaj mają dwie łopatki przymocowane u góry iu dołu do stojącego wirnika. Mogą być dość duże, ale wyszły z mody, ponieważ nie są tak wydajne jak turbiny o osi poziomej.
Istnieje kilka innych, które zostały odrzucone jako gorsze lub wciąż są w fazie prototypu, w tym Airborne Wind Turbine opracowywana przez Altaeros Energies. Ta turbina wiatrowa jest trochę jak skrzyżowanie balonu i turbiny wiatrowej i teoretycznie byłaby o wiele bardziej atrakcyjną wizualnie opcją, ponieważ nie zakłócałaby krajobrazu. Tylko czas pokaże, czy którakolwiek z nich jest realną alternatywą dla HAWT używanych obecnie na całym świecie.
W jaki sposób turbiny wiatrowe wytwarzają energię?
Turbina wiatrowa jest zaprojektowana do przekształcania energii kinetycznej wiatr w energię elektryczną. Wirnik z łopatkami jest połączony z generatorem za pośrednictwem szeregu kół zębatych, dzięki czemu prędkość obrotowa wzrasta 100 razy. Dzięki temu generator może wytwarzać energię elektryczną, a jednocześnie nie jest zbyt duży ani drogi. Energia elektryczna wytwarzana przez turbinę wiatrową jest powszechnie przesyłana do sieci energetycznej.
Jaki jest najbardziej wydajny typ turbiny wiatrowej?
Od 2020 roku liderem w zakresie wydajności turbin wiatrowych jest duża konstrukcja z trzema ostrzami o poziomej osi, dlatego zastosowano ponad 300 000 sztuk. Aerodynamiczne łopatki wytwarzają więcej energii elektrycznej niż jakikolwiek inny projekt, zarówno dlatego, że wytwarzana siła nośna porusza łopatki szybciej, a każda łopatka porusza się w „czystym” powietrzu.
Ponadto, ponieważ komputery kontrolują orientację łopatek, zawsze działają z optymalnym potencjałem. Konstrukcje z osią pionową i inne projekty z osią poziomą nie mogą ze sobą konkurować.
Inną zaletą trójłopatkowego HAWT jest to, że skalują się one bardzo dobrze, w rzeczywistości znacznie lepiej niż alternatywy. Duże turbiny wytwarzają równie duże ilości energii elektrycznej, która jest niezbędna do wytwarzania energii elektrycznej na skalę przemysłową.
Ile energii wytwarza turbina wiatrowa?
Nowoczesna turbina wiatrowa zaczyna wytwarzać energię elektryczną, gdy prędkość wiatru osiągnie 6-9 mil na godzinę (mph) i musi się wyłączyć, jeśli przekroczy 55 mil na godzinę (88,5 kilometrów na godzinę), gdy jego mechanizm byłby zagrożony uszkodzeniem. Tak więc, chociaż mogą generować elektryczność przez większość czasu, czasami muszą b e wyłączony.
Istnieje również redukcja spowodowana nieuniknionymi nieefektywnościami związanymi z mechanizmem, większość turbin wiatrowych działa z wydajnością około 30% – 40%, chociaż w idealnych warunkach wiatrowych może wzrosnąć do 50%.
Szacuje się, że przeciętna lądowa turbina wiatrowa o mocy 2,5 – 3 megawatów może wyprodukować ponad 6 milionów kWh rocznie. Turbina morska o mocy 3,6 MW może to podwoić.
Ile energii wytwarza turbina wiatrowa na obrót?
Turbiny wiatrowe są coraz większe i przez cały czas wytwarzają coraz więcej energii elektrycznej. W 2018 roku szwedzki gigant energetyczny Vattenfall zainstalował u wybrzeży Szkocji pierwszą ze swoich 11 turbin o mocy 8,8 MW, wyprodukowanych przez firmę Vestas. Te kolosalne turbiny mają całkowitą wysokość 191 m (627 stóp), a każda łopatka ma 80 m (262 stopy) długości. Według kierownika projektu European Offshore Wind Deployment Centre, Adama Ezzamela, „zaledwie jeden obrót łopat może zasilić przeciętny dom w Wielkiej Brytanii na jeden dzień”.
Czy 1 turbina wiatrowa może zasilić dom?
Istnieją alternatywy dla turbin wiatrowych wykorzystywanych do wytwarzania energii elektrycznej na skalę przemysłową. Małe turbiny wiatrowe o mocy znamionowej 100 kilowatów lub mniejszej mogą być używane do bezpośredniego zasilania domu lub małej firmy. Mogą generować energię w tym samym sposób jak panele słoneczne, ponieważ energia może być przechowywana do użytku w bateriach i powinna być w stanie zasilić dom lub miejsce pracy w wietrzny dzień. Problem pojawia się, gdy wiatr spada przez kilka dni lub rośnie zbyt wysoko aby turbina wiatrowa działała bez uszkodzenia.
Innym, większym problemem jest to, że instalacja turbiny wiatrowej lub paneli słonecznych wiąże się z ogromnymi kosztami. Łatwiejszym rozwiązaniem jest po prostu zmiana planu energetycznego opartego na paliwach kopalnych w domu czy w biurze na nieograniczony abonament na czystą energię r natychmiastowe oszczędności i nie ma opłaty konfiguracyjnej.
Chociaż instalacja paneli słonecznych lub turbiny wiatrowej może się opłacić w bardzo długiej perspektywie, nie jest to inwestycja finansowa, której może dokonać wiele osób.
Jeśli zdecydujesz się na zainstalowanie takiej, turbiny mogą być montowane na dachu lub wolnostojące, w zależności od sytuacji. W bardzo rzadkich przypadkach nadwyżka wytworzonej energii elektrycznej może zostać wprowadzona do sieci i faktycznie zarobić na właścicielu (podobnie jak panele słoneczne).
To rozwijający się sektor rynku (można je nawet kupić na Amazon) i może z czasem być tak samo ważne jak farmy wiatrowe, ponieważ szukamy tańszych, zrównoważonych źródeł energii.
Wspaniałą rzeczą w wietrze jest to, że jest bezpłatny, a jest go dużo! Oczekuje się, że ostatecznie do 50% zapotrzebowania na energię mogłoby być zaspokojone przez siłę wiatru. Już prawie połowa energii elektrycznej w Danii pochodzi z wiatru. Do końca 2018 roku światowa moc generowana przez wiatr osiągnęła prawie 600 gigawatów, przy czym Stany Zjednoczone dostarczały 96,665 MW. Amerykański Urząd ds. Informacji Energetycznej szacuje, że kolejne 14 300 MW energii wiatrowej zostanie uruchomionych w 2020 roku.
Energia wiatrowa nie jest pełną odpowiedzią na światowe zapotrzebowanie energetyczne, ale już teraz odgrywa istotną rolę abyśmy mogli dostosować się do czystszej i bardziej zrównoważonej przyszłości.