Egy szélturbina képes ilyen lassan áramot termelni?

Tud egy szélturbina ilyen lassan termel áramot? A szélenergia megújuló és tiszta energiaforrás. Az emberi energiaigény folyamatos növekedésével az emberek fokozatosan növelik a szélenergia felhasználását. A szélturbinák gyakran hatalmas füves területeken, hegyoldalakon és akár tengerfelszíneken is megjelennek, de láthatjuk, hogy a forgó turbináknak is lehetnek ilyen problémái. Miért forognak olyan lassan a szélturbinák lapátjai? Lehet ezzel áramot termelni?

A szélturbina sebességének a látottakhoz való igazítása valójában számos tényező kombinációja.

A szélturbina lapátjai nagy tömegűek, és sok erőfeszítést igényelnek a forgatásukhoz.

Sokan azt gondolják, hogy a szélturbina olyan, mint egy kis szélmalom, nem túl nagy, különösen, ha távolról látunk egy nagy szélturbinát. Ez az érzésünk van, de valójában a szélturbinákat behemótoknak is nevezhetjük. Egy szélturbina lapátjai akár 60 méter hosszúak is lehetnek. Köztudott, hogy egy közepes méretű utasszállító repülőgép szárnyfesztávolsága körülbelül 30 méter, egy átlagos nagyméretű utasszállító repülőgép szárnyfesztávolsága pedig alig éri el a 60 métert. Bár az ilyen nagy pengék nagy szilárdságú és kis sűrűségű anyagokat használnak, a tömegük nem túl kicsi, általában több mint tíz tonnát nyomnak. Három ilyen kiváló minőségű pengét természetesen nehéz forgatni.

Egyesek így gondolhatják. Mivel egy ilyen nagy ventilátort nehéz forgatni, miért nem lehet kisebbet készíteni? Ez a generátor szél felőli területével függ össze. Amikor a lapátok túl kicsik, a szél felőli terület természetesen túl kicsi, és a lapátokra fújó szél egyre kisebb lesz, az egyetlen generátor által termelt áram pedig egyre kevesebb. Ha a generátorok száma nő, kompenzálható-e ez? Valójában a mennyiség növekedése a kivitelezési költségeket is növeli. Általánosságban elmondható, hogy ha ugyanazt az áramforrást használják, egy kis pengéjű generátor ára magasabb lesz. A ventilátor azonban nem lehet túl nagy. Egyrészt az anyagok korlátozzák, másrészt a telepítés nehezebb lesz. Átfogó mérlegelés után most különböző méretű ventilátorokat használtunk.

A nagyobb forgási sebesség nem feltétlenül jelent nagyobb energiatermelést.

Amikor egy szélturbina lapátjai forognak, egy hatalmas belső fogaskereket hajtanak meg, hogy együtt forogjanak, és amikor a nagy fogaskerék meghajtja a kis fogaskereket, a forgási sebesség is jelentősen megváltozik. Ez a szerkezet a legismertebb módon fejezhető ki, egy sebességváltóhoz hasonlóan. Látjuk, hogy a lapátok lassan forognak, de a ventilátor valójában egy sebességváltón keresztül hajtja a generátort nagy sebességgel.

Természetesen a szélturbinák energiatermelése nemcsak a sebességgel, hanem a nyomatékkal is összefügg. Teljesítmény = nyomaték + fordulatszám K, ami egy állandó. Alacsony fordulatszám esetén a nyomaték növelése a kimenő teljesítményt is növelheti. Ezért a szélturbinák tartósságának meghosszabbítása érdekében a lapátokat általában nem forgatják túl gyorsan, mivel a szélturbinák lapátjai hatalmasak, és a nagy sebességű forgás centrifugális ereje is nagy. A hosszú távú, nagy intenzitású centrifugális mozgás szintén károsíthatja a lapátok élettartamát, és közvetlenül súlyos károkat okozhat. Ezért, amikor a szélturbina erős széllel találkozik, bekapcsolja a védelmi módot, és leállítja az áramtermelést a ventilátor védelme érdekében.

A túlzott sebesség a villamosenergia-termelés hatékonyságát is befolyásolhatja.

Valójában, amikor a ventilátor lapátjai forognak, akadályozzák a szél mozgását is. Minél gyorsabb a sebesség, annál erősebbek az akadályok. Amikor elér egy bizonyos értéket, a szélenergia hasznosítási aránya is csökkenni kezd. Mindenki könnyebb megértése érdekében képzeljünk el két szélsőséges példát. Ha a ventilátor sebessége végtelenhez közeledik, a lapátok forgása egyenértékű egy tömítőlemez közvetlen kialakításával, amely elzárja a légáramlást. Ezen a ponton a szélnek kerülőutat kell vennie, így természetesen nem lehet ezt a szélenergiát jól kihasználni. Ezen a ponton a szélenergia hasznosítási aránya nullával egyenlő. Egy másik forgatókönyv az, amikor a ventilátor sebessége pontosan nulla. Jelenleg a szélenergiát egyáltalán nem hasznosítják. A legnagyobb szélenergia-kihasználási arányú sebesség a nulla sebesség és a végtelen sebesség tartományában található. Ez a sebesség számos tényezőhöz kapcsolódik. Csak sokmindent megbeszéltünk itt. Ezért a látott ventilátorsebesség nem különbözik jelentősen az elméletileg optimális sebességtől. Az optimális sebességhez való igazodással a szélenergia-kihasználási arány is ilyenkor a legmagasabb.

összefoglalni

Ezért a szélturbinák lassúnak tűnnek, miközben a tényleges test hatékonyan termel áramot. Látszólag egyszerű ventilátorgenerátorokról van szó, valójában a tervezés kezdetén számos tényezőt vettek figyelembe, amelyek befolyásolják a ventilátor energiatermelésének hatékonyságát. Az egyszerű jelenség mögött összetett és szigorú tudományos igazságok húzódnak meg.