Может ли ветряная турбина вырабатывать электроэнергию на такой низкой скорости?

Может ли ветровая турбина Генерация электроэнергии с такой низкой скоростью? Энергия ветра — возобновляемый и чистый источник энергии. В связи с постоянным ростом потребностей человечества в энергии люди постепенно увеличивают использование энергии ветра. Ветряные турбины часто устанавливаются на обширных лугах, горных склонах и даже на морских поверхностях, но мы видим, что вращающиеся турбины могут иметь подобные проблемы. Почему лопасти ветряных турбин вращаются так медленно? Можно ли с их помощью вырабатывать электроэнергию?

Регулировка скорости ветряной турбины в соответствии с тем, что мы видим, на самом деле является комбинацией многих факторов.

Лопасти ветряных турбин имеют большую массу и требуют больших усилий для вращения.

Многие думают, что ветряная турбина — это маленькая ветряная мельница, не очень большая, особенно когда мы видим большую ветряную турбину издалека. У нас такое ощущение, но на самом деле ветряные турбины можно назвать гигантами. Лопасти ветряной турбины достигают длины 60 метров. Известно, что размах крыльев среднего пассажирского самолета составляет около 30 метров, а размах крыльев обычного большого пассажирского самолета едва ли может достичь 60 метров. Хотя для изготовления таких больших лопастей используются высокопрочные и малоплотные материалы, их масса не слишком мала и обычно превышает десять тонн. Естественно, что три таких высококачественных лезвия трудно вращать.

Некоторые могут так подумать. Поскольку такой большой вентилятор трудно вращать, почему бы не сделать его меньше? Это связано с наветренной стороной генератора. Если лопасти слишком малы, то наветренная поверхность, естественно, слишком мала, и ветер на лопастях становится все слабее, а количество электроэнергии, вырабатываемой одним генератором, становится все меньше и меньше. Если количество генераторов увеличится, можно ли это компенсировать? Ведь увеличение количества генераторов также увеличивает стоимость строительства. В общем случае, если используется тот же источник питания, стоимость небольшого лопастного генератора будет выше. Однако вентилятор не может быть слишком большим. С одной стороны, это ограничивается материалами, а с другой стороны, монтаж будет более сложным. После тщательного анализа мы использовали вентиляторы разных размеров.

Более высокая скорость вращения не обязательно означает большую выработку электроэнергии.

Когда лопасти ветряной турбины вращаются, они приводят во вращение огромную внутреннюю шестерню, а когда большая шестерня приводит в движение малую шестерню, скорость вращения также существенно меняется. Данная структура имеет наиболее привычное выражение и напоминает коробку передач. Мы видим, что лопасти вращаются медленно, но на самом деле вентилятор через редуктор заставляет генератор вращаться с высокой скоростью.

Конечно, выработка электроэнергии ветряными турбинами связана не только со скоростью, но и с крутящим моментом. Мощность = крутящий момент, скорость K, которая является постоянной. При низкой скорости увеличение крутящего момента также может увеличить выходную мощность. Поэтому, чтобы продлить срок службы ветряных турбин, лопасти обычно не вращают слишком быстро, поскольку лопасти ветряных турбин огромны, а центробежная сила высокоскоростного вращения также велика. Длительное высокоинтенсивное центробежное движение также может сократить срок службы лопастей и непосредственно привести к серьезным повреждениям. Поэтому, когда ветряная турбина сталкивается с сильным ветром, она включает режим защиты и прекращает выработку электроэнергии, чтобы защитить вентилятор.

Избыточная скорость также может повлиять на эффективность выработки электроэнергии.

Фактически, когда лопасти вентилятора вращаются, они также препятствуют движению ветра. Чем выше скорость, тем сильнее препятствия. При достижении определенного значения коэффициент использования энергии ветра также начнет снижаться. Для удобства понимания мы можем представить себе два крайних примера. Если скорость вращения вентилятора стремится к бесконечности, вращение лопастей эквивалентно непосредственному образованию уплотнительной пластины, блокирующей поток воздуха. В этот момент ветру приходится делать крюк, поэтому, естественно, эффективно использовать энергию ветра невозможно. На этом этапе коэффициент использования энергии ветра равен нулю. Другой сценарий — когда скорость вентилятора равна нулю. На данный момент энергия ветра не используется вообще. Скорость с наибольшим коэффициентом использования энергии ветра существует в диапазоне от нулевой скорости до бесконечной скорости. Эта скорость связана со многими факторами. Мы тут только много чего обсудили. Таким образом, скорость вращения вентилятора, которую мы видим, ненамного отличается от теоретически оптимальной скорости. Благодаря настройке на оптимальную скорость коэффициент использования энергии ветра в это время также самый высокий.

подвести итог

Поэтому ветряные турбины кажутся медленными, в то время как реальный организм эффективно вырабатывает электроэнергию. На первый взгляд простые вентиляторные генераторы, на самом деле, на начальном этапе проектирования учитывались различные факторы, влияющие на эффективность выработки электроэнергии вентиляторами. За простым явлением стоят сложные и строгие научные истины.