Kako rade snažne industrijske vjetroturbine
Prirodna reakcija atmosfere na neravnomjerno zagrijavanje njezinih različitih slojeva je vjetar. Rezultirajući padovi atmosferskog tlaka uzrokuju puhanje vjetra iz područja visokog tlaka u područja niskog tlaka, a što je veća razlika tlaka, to je vjetar jači - to je njegova brzina veća. Teoretski se procjenjuje da se do 2% sunčevog zračenja pretvara u mehaničku energiju vjetra zbog prirodnog kretanja zraka u atmosferi.
Poznato je da topografija određenog područja može ili pojačati vjetar ili ograničiti strujanje zraka. Dakle, u područjima planinskih lanaca, prijevoja, u blizini riječnih kanjona, uvjeti za postavljanje vjetroturbina su zaista idealni. A ako se sjetimo da je snaga koja se može dobiti iz vjetra proporcionalna masi zraka koji prolazi kroz turbinu i kubu njegove brzine, onda je lako razumjeti izglede koji se brzo otvaraju u tom smjeru.
Vjetar je nedvojbeno jedan od najperspektivnijih obnovljivih izvora prirodne energije.Nije uzalud što se u mnogim zemljama iz godine u godinu gradi sve više vjetroelektrana, posebice vjetroelektrana na obalnim dijelovima mora, oceana i u ravnicama.
Olujna priroda vjetra ne doprinosi stabilnoj opskrbi električnim mrežama, stoga akumulacija energije u svrhu njezine daljnje upotrebe postaje važan zadatak. Ali ovaj zadatak se rješava - grade se industrijski i privatni sustavi za skladištenje baterija, poduzimaju se mjere za osiguranje neprekidnog napajanja.
I sada možemo pouzdano reći da će snažan industrijski vjetrogenerator (kao što je Enercon E-126) s kapacitetom od 6-8 MW, integriran u elektroenergetski sustav malog grada, moći zadovoljiti potrebe njegovih stanovnika te potrebe elektrificirane infrastrukture.
Međutim, prijeđimo na stvar i pogledajmo uređaj industrijskog generatora vjetra. Uostalom, svaki vjetrogenerator proizvod je minuciozne inženjerske misli, rezultat preciznih proračuna i dugog projektiranja kako bi se dobio učinkovit i pouzdan pretvarač energije vjetra u električnu, zbog čega svaki detalj goleme građevine nije nimalo slučajan . Na primjer, osvrnut ćemo se na dizajn vjetrogeneratora Enercon E-126 i pogledati njegove glavne dijelove.
Toranj
Toranj (7), visok nekoliko desetaka metara, oslonac je industrijskog vjetrogeneratora. Izrađuje se u cijelosti od armiranog betona uzastopnim lijevanjem u oplatu ili se sastavlja od kratkih armiranobetonskih prstenova koji se postavljaju jedan na drugi i povezuju provlačenjem sajli okvira kroz njih.Armirani beton dovoljno je čvrst da drži tešku turbinu i gondolu u visini, kao i da izdrži opterećenje koje proizlazi iz rada vjetroturbine, sprječavajući prevrtanje strukture.
Baza tornja oslanja se na armiranobetonsku podlogu (8), čija je težina proporcionalna težini samog tornja. Na primjer, vjetroturbina Enercon E-126 ima ukupnu težinu od oko 6000 tona. Nosač nije cilindričnog oblika, već ima oblik bliži krnjem stošcu nego cilindru. Proširen u podnožju, toranj sigurno drži cijelu strukturu u ispravnom položaju.
Lopatice i rotor
Lopatice (6) i rotor (5) industrijske vjetroturbine izrađeni su od posebnog kompozitnog vlakna na bazi čelika.Lopatice su sastavljene iz zasebnih segmenata ili izrađene kao monolit, ovisno o opsegu. U pravilu se za pričvršćivanje lopatica na rotor koriste vijci i glavčina. Sami noževi su pričvršćeni na glavčinu, a glavčina je pričvršćena izravno na rotor generatora.
Rotacija turbine oko tornja
Za okretanje turbine oko tornja, a asinkroni motor (3) spojen zupčanikom s prstenom na dnu gondole. Ovisno o veličini vjetrogeneratora i njegovoj snazi, može biti od jednog do tri takva motora.
Generator struje
Ako su ranije jedinice slične dizajnu standardnim sinkronim generatorima korištene kao generatori za vjetroturbine, tada se početkom 2000-ih pojavila takva inovacija kao prstenasti generator (1). Ovdje je rotor turbine spojen na glavčinu ujedno i rotor generatora.
Neovisni pobudni namoti nalaze se na prstenastom rotoru, tvoreći magnetske polove, odnosno na statoru namota statora. Namot statora podijeljen je na dijelove (u slučaju Enercon E -126 - na četiri dijela), od kojih je svaki spojen na zasebni ispravljač. Upravljačka jedinica generatora nalazi se u strojarnici (2) gondole.
Inverter
Nakon ispravljanja, istosmjerni napon od 400 volti dovodi se do pretvarača (4) postavljenog u podnožju tornja, gdje se energija pretvara u izmjeničnu struju i nakon transformacije dovodi do dalekovoda.
Pogledali smo ključne komponente moderne industrijske vjetroturbine na primjeru modela Enercon E-126, koji je prvi put instaliran u blizini njemačkog grada Emdena 2007. Kapacitet generatora je trenutno 7,58 MW, što je dovoljno za napajanje 4500 vila s struja tijekom cijele godine.
Do danas je Enercon izgradio više od 13.000 takvih vjetroturbina diljem svijeta, a njihova ukupna instalirana snaga već je 2010. godine premašila 2.846 MW.