Generátory parních turbín větrné turbíny. Větrné turbíny nové generace. Větrný generátor s různým výkonem

Využít sílu větru takové podrobnosti budou vyžadovány:

• lopatky větru - zachycují tok větru, přenášejí hybnost na generátor větru;
• větrný generátor a řadič - přispívají k přeměně impulsu na stejnosměrný proud;
• baterie - ukládá energii;
• invertor - pomáhá převádět DC na AC.

Větrná energie se aktivně rozvíjí po celém světě a nikomu není tajemstvím, že se jedná o jednu z nejslibnějších oblastí alternativní energie v současnosti. Do poloviny roku 2014 byla celková kapacita všech větrných turbín instalovaných na světě 336 gigawattů a největší a nejvýkonnější vertikální třílistá větrná turbína Vestas-164 byla nainstalována a spuštěna na začátku roku 2014 v Dánsku. Jeho síla dosahuje 8 megawattů a rozpětí lopatky je 164 metrů.

Navzdory dlouhodobé technologii výroby lopatkových a větrných turbín obecně se mnoho nadšenců snaží tuto technologii vylepšit, zvýšit její účinnost a snížit negativní faktory.

Jak víte, koeficient energetické spotřeby proudu větru v nejlepším případě dosahuje 30%, jsou docela hlučné a narušují přirozenou tepelnou rovnováhu okolních území, čímž v noci zvyšují teplotu vrstvy povrchového vzduchu. Jsou také velmi nebezpečné pro ptáky a zabírají významné oblasti.

Jaké jsou alternativy? Ve skutečnosti kreativita moderních vynálezců nezná hranice a bylo vynalezeno mnoho různých alternativ.

Pojďme se podívat na 5 nejneobvyklejších alternativ větrných turbín, které jsou v tomto odvětví pozoruhodné.

Americká společnost Altaeros Energies, založená ve Výzkumném ústavu v Massachusetts, od roku 2010 vyvíjí novou generaci větrných turbín. Nový typ větrných turbín je navržen pro provoz ve výškách do 600 metrů, kde konvenční větrné turbíny prostě nemohou dosáhnout. Právě v tak vysokých nadmořských výškách neustále fouká nejsilnější vítr, který je 5-8krát silnější než vítr poblíž zemského povrchu.

Generátor je nafukovací struktura, podobná vzducholodi čerpané heliem, ve které je na horizontální ose instalována třílistá turbína. Takový větrný generátor byl spuštěn v roce 2014 na Aljašce v nadmořské výšce asi 300 metrů pro testování po dobu 18 měsíců.

Vývojáři tvrdí, že tato technologie bude vyrábět elektřinu za cenu 18 centů za kilowatthodinu, což je poloviční cena oproti obvyklým nákladům na větrnou energii na Aljašce. V budoucnu mohou takové generátory dobře nahradit dieselové elektrárny a najít uplatnění v problémových oblastech.

V budoucnu bude toto zařízení nejen výrobcem elektřiny, ale také součástí meteorologické stanice a vhodným prostředkem pro poskytování Internetu v oblastech daleko od příslušné infrastruktury.

Po instalaci tento systém nevyžaduje přítomnost personálu, nezabírá velkou plochu a je téměř tichý. Lze jej vzdáleně sledovat a vyžaduje údržbu pouze jednou za 1-1,5 roku.

Další zajímavé řešení pro vytvoření neobvyklého designu větrné farmy je implementováno ve Spojených arabských emirátech. Nedaleko od Abu Dhabi je město Madsar ve výstavbě, ve které plánují postavit poněkud neobvyklou větrnou farmu, kterou vývojáři nazývají Windstalk.

Zakladatel newyorské designové společnosti Atelier DNA, která vyvíjí design projektu, uvedl, že hlavní myšlenkou bylo najít v přírodě kinetický model, který by mohl sloužit k výrobě elektřiny, a takový model byl nalezen. 1203 stonků z uhlíkových vláken, každá vysoká asi 55 metrů, s betonovými základnami o šířce 20 metrů, bude instalováno 10 metrů od sebe.

Stonky budou vyztuženy gumou a mají šířku asi 30 cm u základny a zužují se až 5 centimetrů nahoru. Každý takový dřík bude obsahovat střídavé vrstvy elektrod a keramických disků vyrobené z piezoelektrického materiálu, který generuje elektrický proud, když je vystaven tlaku.

Jak se stonky houpají ve větru, disky se stahují a vytvářejí elektrický proud. Žádný hluk z lopatek větrných turbín, žádné ztráty na ptácích, nic než vítr.

Myšlenka vznikla pozorováním rákosí, které se houpají v bažině.

Společnost Windstalk společnosti Atelier DNA získala druhé místo v soutěži Land Art Generator sponzorované Madsar a vybrala nejlepší mezinárodní umělecké dílo, které dokáže vyrábět energii z obnovitelných zdrojů.

Plocha zabíraná touto neobvyklou větrnou farmou bude zabírat 2,6 ha a její kapacita bude odpovídat konvenčnímu větrnému generátoru zabírajícímu stejnou oblast. Systém je účinný kvůli nedostatku ztrát třením, které jsou vlastní tradičním mechanickým systémům.

Na základně každého stonku bude generátor, který převádí točivý moment ze stonku pomocí systému tlumičů a válců, podobných systému Levant Power vyvinutému v Cambridge, Massachusetts.

Protože vítr není konstantní, bude použit systém akumulace energie, takže akumulovaná energie může být spotřebována, i když není vítr, vysvětlí projektový personál.

V horní části každého stonku bude instalována LED svítilna, jejíž jas bude přímo záviset na síle větru a množství elektřiny generované v tuto chvíli.

Windstalk poběží nepravidelně, což umožňuje umístění prvků mnohem blíže k sobě, než je možné u konvenčních větrných turbín s lopatkami.

Podobný projekt Wavestalk se vyvíjí za účelem přeměny energie oceánských proudů a vln, kde podobný systém bude vzhůru nohama pod vodou.

Projekt vyvinutý společností Tunisia Saphon Energy je jako Windstalk, generátor větru bez lopatek, ale tentokrát je zařízení typu plachetnice.

Tento tichý generátor, tvarovaný jako satelitní parabola, se nazývá safír. Nemá žádné rotující části a je zcela bezpečný pro ptáky. Obrazovka generátoru se pohybuje dopředu a dozadu pod vlivem větru a vytváří v hydraulickém systému vibrace.

Cílem projektu je zlepšit vlastnosti generátorů větru ve vztahu k využití proudu větru. Vítr je doslova využíván k plachtě, která se při své činnosti pohybuje tam a zpět, zatímco neexistují žádné lopatky, žádný rotor, žádná ozubená kola. Tato interakce umožňuje přeměnit více kinetické energie na mechanickou energii pomocí pístů.

Energie může být uložena v hydraulických akumulátorech nebo přeměněna na elektrickou energii pomocí generátoru, nebo může být použita k otáčení mechanismu. Pokud mají konvenční větrné generátory účinnost 30%, pak tento generátor plachet dává všech 80%. Jeho účinnost je 2,3krát vyšší než u lopatkových větrných turbín.

Vzhledem k nepřítomnosti drahých součástí, jako je tomu u větrné turbíny (lopatky, náboje, převodovky), jsou v případě Saphonian sníženy náklady na vybavení až o 45%.

Aerodynamický tvar safíru má tu výhodu, že turbulentní větrné proudy mají malý vliv na tělo plachty a aerodynamická síla se pouze zvyšuje. Je to kvůli turbulenci, že větrné turbíny se nepoužívají v městských oblastech, a tam lze použít i safífony. Kromě toho jsou minimalizovány škodlivé akustické a vibrační faktory. Společnost Saphon Energy obdržela od společnosti KPMG ocenění za inovativní úsilí.

Další vysoce revoluční přístup k větrné energii vzal zpět v roce 2008 nadšený vynálezce z Kalifornie. Velké větrné turbíny pro malá města mají velikost 30patrové budovy a jejich lopatky dosahují velikosti křídel Boeing 747.

Tito obří generátoři jistě produkují hodně energie, ale takové systémy jsou složité a drahé na výrobu, přepravu a instalaci. Přesto toto odvětví každoročně roste na více než 40 procentech. Takto uvažoval Doug Selsam z Kalifornie, než si stanovil svůj ambiciózní cíl. Rozhodl se, že je docela možné získat více energie za použití méně materiálů k tomu.

Instalováním tuctu nebo několika desítek malých rotorů na jeden hřídel připojený k jedinému generátoru, Doug nakonec dosáhl svého cíle. Připojil jeden konec dlouhého dříku k generátoru a druhý konec vypustil do nebe na balónky s heliem. Systém fungoval podle očekávání.

Ve svých učebnicích Doug četl, že jednomotorová turbína stačila k dosažení maxima, ale Doug měl pochybnosti. Pomyslel si jinak: čím více rotorů, tím více energie větru je k dispozici pro použití.

Pokud je každý rotor umístěn v pravém úhlu, pak každý rotor přijme svůj vlastní vítr, což zvýší účinnost generování.

To samozřejmě fyziku komplikuje, protože nyní bylo nutné zajistit, aby každý rotor zachytil svůj vlastní tok, a nikoli pouze tok z blízkého rotoru. Bylo nutné zjistit optimální úhel pro hřídel ve vztahu k větru a ideální vzdálenost mezi rotory. A nakonec byly zisky získány s menším materiálem.

V roce 2003 obdržel vynálezce od Kalifornské energetické komise grant ve výši 75 000 USD na vývoj turbíny o výkonu 3 000 W se sedmi rotory. Výzva byla úspěšná a Doug Selsam již prodal více než 20 svých 2 000 W dvojitých rotorových turbín několika majitelům domů. Postavil tato zařízení ve své příměstské garáži.

Dougův nápad byl jedním z mála nápadů, které ve skutečnosti mají šanci dosáhnout velkého úspěchu v komerčním světě. Selsam říká, že oba rotory jsou teprve začátek. Pravděpodobně jednou uvidí své vícerotorové turbíny kilometr po obloze.

Archimedes se sídlem v nizozemském Rotterdamu přišel s konceptem neobvyklých větrných turbín, které lze instalovat přímo na střechy obytných budov.

Jak navrhli autoři projektu, efektivní nízkošumový design může plně poskytnout malému domu elektřinu a komplex takových generátorů ve spolupráci s ním může zcela snížit závislost velké budovy na vnějších zdrojích elektřiny na nulu. Nové větrné turbíny se jmenují Liam F1.

Na jakoukoli zeď nebo střechu obytné budovy lze instalovat malou turbínu o průměru 1,5 metru a hmotnosti asi 100 kilogramů. Výška střech teras je obvykle 10 metrů a vítr v zemi je téměř vždy jihozápadní. Tyto podmínky jsou dostatečné pro správné umístění turbíny na střeše a efektivní využití větrné energie.

Jsou zde vyřešeny dva problémy konvenčních větrných turbín: hluk konvenčních lopatkových turbín a vysoké náklady na instalaci objemného zařízení. U konvenčních větrných turbín se náklady na instalaci často nevyplatí. Hladina hluku turbíny Liam je přibližně 45 dB, což je ještě tišší než hluk deště (hluk deště v lese je 50 dB).

Ve tvaru připomínajícím slimákovu skořápku se turbína, jako větrná korouhvička, odvíjí ve větru, zachycuje proud vzduchu, snižuje jeho rychlost a měnící se směr. Ředitel společnosti Marinus Miremeta tvrdí, že účinnost inovativní turbíny dosahuje 80% teoretické maximální účinnosti větrné energie. A to už stačí.

V Nizozemsku průměrná domácnost spotřebuje ročně 3 300 kWh elektřiny. Podle vývojářů může polovinu této energie poskytovat jedna turbína Liam F1 při rychlosti větru alespoň 4,5 m / s.

Můžete umístit tři takové turbíny do vrcholů trojúhelníku na střeše domu, pak každá z turbín bude vybavena větrem a nebudou si navzájem rušit, ale místo toho si navzájem pomáhají.

Pokud mluvíme o instalaci ve městě, kde jsou turbulentní proudy, pak výrobce navrhuje, aby se větrné generátory instalované na městských střechách trochu zvýšily a upevnily na sloupech tak, aby stěny sousedních domů neovlivňovaly toky větru.

Odhadované náklady na novou turbínu spolu s instalací jsou 3999 EUR. Protože má zařízení velikost více než jeden metr, může být pro jeho použití vyžadována zvláštní licence, proto v nejextrémnějším případě společnost také vyrábí mini-Liamovy turbíny o průměru 0,75 metrů.

Výrobci plánují používat své turbíny nejen k napájení obytných a průmyslových budov, ale také k napájení lodí.

Jak vidíte, výrobci větrných turbín mají spoustu zajímavých alternativ.

V dnešní době je nemožné obejít se bez elektřiny. Všechna zařízení, vybavení, nástroje schopné poskytnout osobě alespoň minimální pohodlí a možnost produktivní práce vyžadují napájení. Současně je možnost připojení k síti zdaleka vždy k dispozici, proto existuje potřeba zařízení schopných vyrábět elektřinu na základě dostupných zdrojů. Větrná energie je jednou z slibných a cenově dostupných možností.

Větrný generátor turbíny - co je to?

Typ konstrukce větrné turbíny s turbínou dnes je to jeden z nejúčinnějších. Důvodem je to, že v zařízeních tohoto typu je dosaženo optimální kombinace oblasti a jejich konfigurace. Pokles velikosti je kompenzován zvýšením počtu a souběžně s tím dochází k výraznému snížení negativního vyrovnávacího účinku na rubových stranách lopatek, což vytváří sílu proti otáčení.

Kromě více turbínových konstrukcí mají nízkou hladinu hluku, což je také způsobeno malou plochou lopatek a relativně malými rozměry samotného zařízení, které nevytváří silný odpor proti proudu větru. Rovněž je výrazně sníženo riziko zničení, nebo, protože vinutí lopatek je mnohem menší než u tradičních zařízení.

Větrné turbíny třetí generace

Turbínový princip při navrhování větrných turbín je považován za nejúčinnější. Taková zařízení vykazují relativně vysokou účinnost, schopnou začít rotaci při. Tento směr je považován za větrnou energii s největším potenciálem a větrné generátory vytvořené podle tohoto principu jsou klasifikovány jako vzorky nové, třetí generace.

Současně je zatím jen velmi málo průmyslového rozvoje. V zásadě jsou zastoupeny zahraničními modely s nízkým výkonem a vysokými cenami, což představuje vážnou překážku mezi nimi a spotřebiteli. Současně tato situace stimuluje růst nezávislého vývoje, z nichž mnohé jsou schopny radikálně změnit situaci kolem větrné energie obecně.

Navíc, pokud byli výrobci takových zařízení zpočátku náhodní lidé, nyní mezi amatérskými designéry existuje velké procento profesionálů, kteří mají speciální školení a jsou schopni přesně vypočítat své projekty. Proto často překračuje průmyslové vzory.

Současná situace je taková, že vývoj v průmyslovém měřítku prováděný zahraničními společnostmi je více zaměřen na vysokou produktivitu, zatímco vynálezy domácích řemeslníků slouží k vytvoření příležitosti k dodávce elektřiny do malé oblasti - soukromého domu, panství, expedice atd., Což znamená ostatní ceny a podmínky použití.

Typy a typy generátorů větru

Klasifikace větrných turbín vyrobeno podle různých kritérií. Nejprve se dělí na:

• Horizontální. Osa rotace rotoru je umístěna vodorovně, zařízení mají vyšší účinnost, ale vyžadují přesnou orientaci ve směru větru.
• Vertikální. Tyto vzorky se točí kolem svislé osy, takže směr proudění vzduchu pro ně není důležitý.

Podle typu konstrukce:

• Lobed.
• Turbína.

Kromě toho existuje rozdělení podle struktury lopatek:

• Tuhý lobb.
• Plachetnice (vyrobené z měkkých materiálů nebo textilií natažených přes rám).

Po domluvě:

• Domácnost
• Průmyslový
• Komerční.

Je třeba mít na paměti, že klasifikace větrných turbín je velmi podmíněná, neustále se objevují nové možnosti a typy konstrukce, které nezapadají do rámce výše uvedených skupin. Proces vývoje a postupu tohoto směru je ve vzrůstající fázi, takže je příliš brzy mluvit o konečné a podrobné klasifikaci oficiálního významu.

Obecné ukazatele turbín

Hlavním parametrem zájmu spotřebitele v první řadě je výkon zařízení. Jedná se o ukazatel účinnosti větrného mlýna, který vám umožní posoudit náklady na přijatou energii a rozhodnout, do jaké míry takové zařízení vyřeší stávající problém.

Druhým neméně důležitým a významným ukazatelem je cena generátoru větru... Pro běžné uživatele nejsou k dispozici příliš drahé vzorky, takže jejich výroba je z ekonomického hlediska neefektivní.

Kromě toho udržitelnost, funkce provozu a údržby zařízení. Tyto problémy jsou do určité míry ještě důležitější než cena, protože nákup se provádí jednou a údržba a opravy lze provádět poměrně často, což vyžaduje fixní náklady.

Je třeba mít na paměti, že generátor větru je komplex s poměrně velkým počtem součástí. Ukazatele celého systému závisí na jednotlivých parametrech prvků, jediný slabý uzel může snížit výkon celého komplexu, proto mezi důležité parametry je třeba zmínit úplnou korespondenci a kompatibilitu všech uzlů a prvků navzájem.

Nové vertikální větrné turbíny

Velký zájem o větrnou energii, její možnosti a vyhlídky vytvořily silný pohyb pro nezávislý vývoj a konstrukci různých zařízení. Bylo vytvořeno mnoho nových, neobvyklých návrhů větrných generátorů, z nichž některé jsou vysoce účinné, díky čemuž se mohou stát prototypy energetických zařízení budoucnosti. Podívejme se na některé z nich:

Větrná turbína typu hyperboloidu

Konstrukce, jejíž hlavní myšlenkou je maximalizace účinnosti snížením odolnosti proti větru na zadní straně lopatek. Je to vertikální rotor s tyčemi ve tvaru tyče, které jsou umístěny podél kruhové rotace a vytvářejí hyperboloidní tvar. Efektivní oblast vlivu toku se výrazně zvyšuje. Účinnost takového zařízení je mnohem vyšší než u konvenčních konstrukcí, rotor může být spuštěn s větrem jen 1,4 m / s.

Větrný generátor Tretyakov

Tretyakovův design je poměrně složité, ale velmi efektivní zařízení. Provozní princip na základě zachycení proudu vzduchu a uspořádání jeho směru tak, aby nedocházelo k protiopatření.

Oběžné kolo s lopatkami je umístěno uvnitř struktury sání vzduchu, která přijímá tok čelního větru a rozděluje jej tak, že působí na lopatky zdola nahoru. Tento bod je velmi důležitý - vektor aplikované síly snižuje koeficient tření, usnadňuje zahájení rotace a umožňuje efektivní práci při nízkých rychlostech větru. Současně, navzdory vertikálnímu typu konstrukce, je zařízení náročné na směr větru a musí být orientováno ve směru toku. To se děje automaticky, tvar těla přispívá k obratu ve větru.

Schopnost pracovat s nízkými průtoky je důležitá pro většinu regionů naší země a kompaktnost a spolehlivost návrhu zaručuje dlouhodobé používání.

Rotační větrná turbína Bolotov

Větrný generátor založený na vývoji rodiny Bolotovů je určen především k řešení problémů s dodávkami energie do soukromých domů, mobilních bodů nebo jiných bodových oblastí stacionárních i mobilních typů. Konstrukce je vertikální rotor vybavený modulovými lopatkami namontovanými v řezu nad sebou.

Venku je instalováno stacionární vyrovnávací zařízení, které zachycuje toky větru, nasměruje je v požadovaném úhlu, s vyloučením vyrovnávacího účinku na rubových stranách lopatek. Rovnací zařízení plní funkci statoru paralelně, což zvyšuje výkon a účinnost generátoru větru.

Hlavním rysem zařízení je to, že pro zvedání nad úrovní terénu nevyžaduje stožár. Kromě toho je síla větru potřebná k zahájení rotace relativně malá, což umožňuje použití struktury v jakékoli oblasti.

Větrná turbína revolučního vzduchu

Toto zařízení je nápadem francouzského návrháře Philippe Starcka. Konstrukce je jakýmsi spirálovým rotorem. Plánuje se výroba dvou standardních velikostí o výkonu 1 kW a 400 W. Velikost větrného mlýna bude tedy 140 a 90 cm.

Konstrukční parametry jsou upřímně slabé - rychlost větru potřebná ke spuštění je 14 m / s a \u200b\u200bcena modelů je 3 500 a 2 500 EUR. Takové vlastnosti nám neumožňují vážně uvažovat o návrhu jako o řešení problému se zdrojem energie, který z zařízení dělá pouze nákladnou stavovou hračku.

Řešení problémů s dodávkami energie ve vzdálených regionech často spadá na ramena samotných obyvatel a nutí je uchýlit se k alternativním zdrojům. Průmyslové modely většinou nejsou k dispozici kvůli vysoké ceně, takže musíte použít domácí instalace. Množství vývoje s vysokou účinností a účinností ve srovnání s továrními vzorky přispívá k šíření a podpoře alternativních návrhů větrných turbín.