Ветряная энергетика и дизайн турбин

Ветровые турбины - это устройства, которые преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую энергию. В результате более чем тысячелетнего развития ветряных мельниц и современного машиностроения современные ветряные турбины производятся в широком диапазоне типов горизонтальной оси и вертикальной оси. Самые маленькие турбины используются для таких приложений, как зарядка аккумулятора для вспомогательного питания. Немного большие турбины могут быть использованы для внесения небольшого вклада в электроснабжение внутри страны при продаже неиспользованной электроэнергии поставщику коммунальных услуг через электросеть. Массивы больших турбин, известные как ветряные электростанции, становятся все более важным источником возобновляемой энергии и используются во многих странах как часть стратегии по снижению их зависимости от ископаемого топлива.

Проектирование ветряных турбин - это процесс определения формы и спецификаций ветряных турбин для извлечения энергии из ветра.

Установка ветротурбины состоит из необходимых систем, необходимых для улавливания энергии ветра, направления турбины в ветер, преобразования механического вращения в электроэнергию и других систем для запуска, остановки и управления турбиной.

В 1919 году немецкий физик Альберт Бетц показал, что для гипотетической идеальной машины для извлечения энергии ветра фундаментальные законы сохранения массы и энергии позволяют захватывать не более 16/27 (59%) кинетической энергии ветра. Этот предел Бетца может быть достигнут в современных конструкциях турбин, который может достигать 70-80% от теоретического предела Бетца.

Аэродинамика ветротурбины не проста. Воздушный поток на лопастях отличается от воздушного потока вдали от турбины. Сама природа того, как энергия извлекается из воздуха, также вызывает отклонение воздуха турбиной. Кроме того, аэродинамика ветродвигателя на поверхности ротора демонстрирует явления, которые редко наблюдаются в других аэродинамических полях. Форма и размеры лопастей ветротурбины определяются аэродинамическими характеристиками, необходимыми для эффективного извлечения энергии из ветра, и силой, необходимой для противодействия силам на лопасти.

В дополнение к аэродинамическому дизайну лопастей при проектировании всей ветроэнергетической системы необходимо также учитывать конструкцию ступицы ротора установки, гондолы, конструкции башни, генератора, органов управления и фундамента.

В конструкции турбины широко используются инструменты компьютерного моделирования и симуляции. Они становятся все более изощренными, о чем свидетельствует недавний обзор Хьюитта и др. Другие конструктивные факторы также должны учитываться при интеграции ветряных турбин в электрические сети.

Категория: Наука и Техника | Добавил: fantast (29.07.2019)
Просмотров: 17 | Рейтинг: 0.0/0