Uma turbina eólica pode gerar eletricidade a uma velocidade tão lenta?

Pode um turbina eólica gerar eletricidade em uma velocidade tão lenta? A energia eólica é uma fonte de energia renovável e limpa. Com o aumento contínuo da demanda humana por energia, os humanos estão gradualmente aumentando a utilização de energia eólica. As turbinas eólicas geralmente aparecem em vastas pradarias, encostas de montanhas e até mesmo superfícies marinhas, mas podemos ver que turbinas rotativas podem ter esses problemas. Por que as pás das turbinas eólicas giram tão lentamente? Isso pode gerar eletricidade?

Ajustar a velocidade da turbina eólica ao que vemos é, na verdade, uma combinação de muitos fatores.

As pás das turbinas eólicas têm uma grande massa e exigem muito esforço para girar.

Muitas pessoas pensam que uma turbina eólica é como um pequeno moinho de vento, não muito grande, especialmente quando vemos uma grande turbina eólica à distância. Temos essa sensação, mas, na verdade, as turbinas eólicas podem ser chamadas de gigantes. As pás de uma turbina eólica têm até 60 metros de comprimento. Sabe-se que a envergadura de um avião de passageiros de médio porte é de cerca de 30 metros, e a envergadura de um avião de passageiros grande comum dificilmente chega a 60 metros. Embora essas lâminas grandes usem materiais de alta resistência e baixa densidade, sua massa não é muito pequena, geralmente pesando mais de dez toneladas. Três lâminas de alta qualidade são naturalmente difíceis de girar.

Algumas pessoas podem pensar assim. Já que um ventilador tão grande é difícil de girar, por que não torná-lo menor? Isso está relacionado à área de barlavento do gerador. Quando as pás são muito pequenas, a área de barlavento naturalmente fica muito pequena, e o vento nas pás se torna cada vez menor, e a eletricidade gerada por um único gerador se torna cada vez menor. Se o número de geradores aumentar, isso pode ser compensado? Aliás, o aumento na quantidade também aumenta os custos de construção. De modo geral, se a mesma fonte de energia for usada, o custo de um pequeno gerador de lâminas será maior. No entanto, o ventilador não pode ser muito grande. Por um lado, há limitações de materiais e, por outro, a instalação será mais difícil. Após uma análise abrangente, agora usamos ventiladores de tamanhos diferentes.

Uma velocidade de rotação mais alta não significa necessariamente mais geração de energia.

Quando as pás de uma turbina eólica giram, elas acionam uma enorme engrenagem interna para girar em conjunto, e quando a engrenagem grande aciona a engrenagem pequena, a velocidade de rotação também muda significativamente. Essa estrutura é expressa da maneira mais familiar, equivalente a uma caixa de engrenagens. Vemos que as pás giram lentamente, mas o ventilador na verdade aciona o gerador para girar em alta velocidade por meio de uma caixa de engrenagens.

É claro que a geração de energia das turbinas eólicas não está relacionada apenas à velocidade, mas também ao torque. Potência=velocidade de torque K, que é uma constante. Quando a velocidade é baixa, aumentar o torque também pode aumentar a potência de saída. Portanto, para prolongar a durabilidade das turbinas eólicas, as pás geralmente não giram muito rápido, porque as pás das turbinas eólicas são enormes e a força centrífuga de rotação em alta velocidade também é grande. O movimento centrífugo de alta intensidade e longo prazo também pode prejudicar a vida útil das lâminas, e danos sérios podem ocorrer diretamente. Portanto, quando a turbina eólica encontra ventos fortes, ela liga o modo de proteção e para de gerar eletricidade para proteger o ventilador.

O excesso de velocidade também pode afetar a eficiência da geração de energia.

Na verdade, quando as pás do ventilador giram, elas também atrapalham o movimento do vento. Quanto maior a velocidade, mais fortes serão os obstáculos. Quando um certo valor é atingido, a taxa de utilização da energia eólica também começa a diminuir. Para facilitar o entendimento de todos, podemos imaginar dois exemplos extremos. Se a velocidade do ventilador se aproxima do infinito, a rotação das pás é equivalente a formar diretamente uma placa de vedação, bloqueando o fluxo de ar. Neste ponto, o vento precisa fazer um desvio, então naturalmente não é possível fazer bom uso dessa energia eólica. Neste ponto, a taxa de utilização da energia eólica é equivalente a zero. Outro cenário é quando a velocidade do ventilador é diretamente zero. Até o momento, a energia eólica não foi utilizada de forma alguma. A velocidade com a maior taxa de utilização de energia eólica está dentro da faixa de velocidade zero e velocidade infinita. Essa velocidade está relacionada a muitos fatores. Nós só discutimos muita coisa aqui. Portanto, a velocidade do ventilador que vemos não é significativamente diferente da velocidade teórica ideal. Ajustando-se à velocidade ideal, a taxa de utilização da energia eólica também é mais alta neste momento.

resumir

Portanto, as turbinas eólicas parecem lentas, enquanto o corpo real está gerando eletricidade de forma eficiente. Aparentemente geradores de ventiladores simples, na verdade, vários fatores foram considerados no início do projeto para afetar a eficiência da geração de energia do ventilador. Por trás do fenômeno simples, existem verdades científicas complexas e rigorosas.