¿Puede una turbina eólica generar electricidad a una velocidad tan lenta?

¿Puede un? turbina eólica ¿Generar electricidad a una velocidad tan lenta? La energía eólica es una fuente de energía renovable y limpia. Con el aumento continuo de la demanda humana de energía, los seres humanos están aumentando gradualmente su utilización de la energía eólica. Las turbinas eólicas suelen aparecer en grandes praderas, laderas de montañas e incluso en superficies marinas, pero podemos ver que las turbinas rotatorias pueden tener tales problemas. ¿Por qué las aspas de los aerogeneradores giran tan lentamente? ¿Puede esto generar electricidad?

Ajustar la velocidad del aerogenerador a lo que vemos es en realidad una combinación de muchos factores.

Las palas de los aerogeneradores tienen una gran masa y requieren mucho esfuerzo para girarlas.

Mucha gente piensa que un aerogenerador es como un pequeño molino de viento, no muy grande, especialmente cuando vemos un gran aerogenerador desde la distancia. Tenemos esa sensación, pero en realidad a los aerogeneradores se les puede llamar gigantes. Las palas de un aerogenerador miden hasta 60 metros de largo. Se sabe que la envergadura de un avión de pasajeros de tamaño mediano es de unos 30 metros, y la envergadura de un avión de pasajeros grande común difícilmente puede alcanzar los 60 metros. Aunque para hojas tan grandes se utilizan materiales de alta resistencia y baja densidad, su masa no es demasiado pequeña: normalmente pesan más de diez toneladas. Tres hojas de tan alta calidad son naturalmente difíciles de girar.

Algunas personas podrían pensar así. Dado que un ventilador tan grande es difícil de girar, ¿por qué no hacerlo más pequeño? Esto se relaciona con la zona de barlovento del generador. Cuando las palas son demasiado pequeñas, el área de barlovento es naturalmente demasiado pequeña y el viento en las palas se vuelve cada vez menor, la electricidad generada por un solo generador se vuelve cada vez menor. Si aumenta el número de generadores, ¿se puede compensar? De hecho, el aumento de la cantidad también incrementa los costos de construcción. En términos generales, si se utiliza la misma fuente de energía, el costo de un generador de palas pequeñas será mayor. Sin embargo, el ventilador no puede ser demasiado grande. Por un lado, está limitado por los materiales y, por otro lado, la instalación será más difícil. Después de una consideración exhaustiva, ahora hemos utilizado ventiladores de diferentes tamaños.

Una mayor velocidad de rotación no significa necesariamente una mayor generación de energía.

Cuando las palas de una turbina eólica giran, impulsan un enorme engranaje interno que las hace girar juntas, y cuando el engranaje grande impulsa al pequeño, la velocidad de rotación también cambia significativamente. Esta estructura se expresa de la forma más familiar, equivalente a una caja de cambios. Vemos que las aspas giran lentamente, pero en realidad es el ventilador el que impulsa al generador a girar a alta velocidad a través de una caja de cambios.

Por supuesto, la generación de energía de las turbinas eólicas no sólo está relacionada con la velocidad, sino también con el par. Potencia=par velocidad K, que es una constante. Cuando la velocidad es baja, aumentar el torque también puede incrementar la potencia de salida. Por lo tanto, para prolongar la durabilidad de las turbinas eólicas, las palas normalmente no giran demasiado rápido, porque las palas de las turbinas eólicas son enormes y la fuerza centrífuga de rotación a alta velocidad también es grande. El movimiento centrífugo de alta intensidad a largo plazo también puede dañar la vida útil de las cuchillas y pueden producirse daños graves directamente. Por lo tanto, cuando la turbina eólica se encuentra con vientos fuertes, activará el modo de protección y dejará de generar electricidad para proteger el ventilador.

La velocidad excesiva también puede afectar la eficiencia de generación de energía.

De hecho, cuando las aspas del ventilador giran, también obstaculizan el movimiento del viento. Cuanto mayor sea la velocidad, más fuertes serán los obstáculos. Cuando se alcanza un determinado valor, la tasa de utilización de la energía eólica también comenzará a disminuir. Para facilitar la comprensión de todos, podemos imaginar dos ejemplos extremos. Si la velocidad del ventilador se acerca al infinito, la rotación de las aspas equivale a formar directamente una placa de sellado, bloqueando el flujo de aire. En este punto, el viento debe tomar un desvío, por lo que naturalmente no es posible aprovechar esta energía eólica. En este momento la tasa de utilización de la energía eólica es equivalente a cero. Otro escenario es cuando la velocidad del ventilador es directamente cero. Hasta el momento, la energía eólica no ha sido utilizada en absoluto. La velocidad con la mayor tasa de utilización de energía eólica existe dentro del rango de velocidad cero y velocidad infinita. Esta velocidad está relacionada con muchos factores. Sólo discutimos muchas cosas aquí. Por lo tanto, la velocidad del ventilador que vemos no es significativamente diferente de la velocidad óptima teórica. Al ajustarse a la velocidad óptima, la tasa de utilización de la energía eólica también es más alta en este momento.

resumir

Por lo tanto, las turbinas eólicas parecen ser lentas, mientras que el cuerpo real genera electricidad de manera eficiente. Aunque parecen generadores de ventiladores simples, en realidad al comienzo del diseño se consideraron varios factores que afectan la eficiencia de la generación de energía del ventilador. Detrás del simple fenómeno, hay verdades científicas complejas y estrictas.