Στον κόσμο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, δύο βασικές μορφές παραγωγής ξεχωρίζουν: ηλιακή ενέργεια και αιολική ενέργεια. Ενώ η ηλιακή ενέργεια μετατρέπει την ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω των ηλιακών συλλεκτών, η αιολική ενέργεια εστιάζει στην εκμετάλλευση της ισχύος του ανέμου μέσω των ανεμογεννητριών. Αυτές οι συσκευές είναι απαραίτητες για τη μετατροπή της κινητικής ενέργειας του ανέμου σε χρησιμοποιήσιμη ηλεκτρική ενέργεια.
Ο ανεμογεννήτριες Είναι πολύπλοκα στο σχεδιασμό τους και απαιτούν προηγούμενες μελέτες για να διασφαλιστεί ότι η εγκατάστασή τους είναι κερδοφόρα και αποτελεσματική. Υπάρχουν διάφοροι τύποι και τεχνολογίες που σχετίζονται με τις ανεμογεννήτριες, οι οποίες ποικίλλουν ανάλογα με τη χρήση τους και την ικανότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Σε αυτό το άρθρο θα μάθετε αναλυτικά όλα όσα σχετίζονται με τις ανεμογεννήτριες.
Χαρακτηριστικά μιας ανεμογεννήτριας
Οι ανεμογεννήτριες μετατρέπονται κινητική ενέργεια ανέμου σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω των πτερυγίων που περιστρέφονται χάρη στη δύναμη του ανέμου. Αυτές οι λεπίδες μπορούν να περιστρέφονται μεταξύ τους 13 και 20 στροφές ανά λεπτό (rpm), ανάλογα με την τεχνολογία της ανεμογεννήτριας και την ταχύτητα του ανέμου ανά πάσα στιγμή. Τα υλικά των λεπίδων επηρεάζουν επίσης την ταχύτητα περιστροφής. Οι ελαφρύτερες λεπίδες τείνουν να περιστρέφονται πιο γρήγορα.
Όσο μεγαλύτερη ταχύτητα αποκτούν τα πτερύγια, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα ενέργειας που παράγεται από την ανεμογεννήτρια, η οποία αυξάνει την αποδοτικότητα. Ωστόσο, για την εκκίνηση της συσκευής στην πρώτη θέση, απαιτείται βοηθητική τροφοδοσία. Μόλις τεθεί σε λειτουργία, ο άνεμος γίνεται ο μοναδικός οδηγός της περιστροφής των πτερυγίων.
Μία από τις πιο αξιοσημείωτες πτυχές των ανεμογεννητριών είναι αυτές Μεγάλη ωφέλιμη ζωή, που υπερβαίνει 25 χρόνια. Αν και το κόστος εγκατάστασης και η αρχική δαπάνη μπορεί να είναι υψηλά, ο μεγάλος χρόνος λειτουργίας επιτρέπει την απόσβεση της επένδυσης και τη δημιουργία οικονομικών οφελών. Επιπλέον, δεδομένου ότι είναι καθαρή ενέργεια, συμβάλλει στην μείωση των ρυπογόνων εκπομπών και στη μείωση της χρήσης ορυκτών καυσίμων.
Η πρόοδος της τεχνολογίας όχι μόνο αύξησε την ωφέλιμη ζωή των ανεμογεννητριών, αλλά τις έκανε και πιο αποτελεσματικές, διευκολύνοντας την εγκατάστασή τους σε βέλτιστες τοποθεσίες για μεγιστοποίηση της δέσμευσης της αιολικής ενέργειας.
λειτουργία
Η διαδικασία μετασχηματισμού ενέργειας σε μια ανεμογεννήτρια πραγματοποιείται σε διάφορες φάσεις, καθεμία από τις οποίες είναι κλειδί για τη μετατροπή της αιολικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια:
- Αυτόματος προσανατολισμός: Η ανεμογεννήτρια προσανατολίζεται αυτόματα για να αξιοποιήσει στο έπακρο την ενέργεια του ανέμου. Αυτό είναι δυνατό χάρη στα δεδομένα που καταγράφονται από το πτερύγιο και το ανεμόμετρο, τα οποία επιτρέπουν στην ατράκτου να περιστρέφεται προς τη σωστή κατεύθυνση.
- Περιστροφή λεπίδας: Όταν ο άνεμος φτάσει σε ταχύτητα περίπου 3,5 m/s, αρχίζει να περιστρέφει τις λεπίδες. Για τη βελτιστοποίηση της παραγωγής ενέργειας, η ιδανική ταχύτητα ανέμου είναι 11 m/s. Εάν αυτή η ταχύτητα υπερβαίνει τα 25 m/s, οι λεπίδες τοποθετούνται στη θέση σημαίας για να αποφευχθούν υπερβολικές τάσεις και να φρενάρει το σύστημα.
- Πολλαπλασιασμός: Η περιστροφή του ρότορα οδηγεί έναν αργό άξονα που αυξάνει την ταχύτητά του από 13 rpm σε περίπου 1.500 rpm χρησιμοποιώντας έναν πολλαπλασιαστή.
- Γενιά: Η περιστροφική ενέργεια μεταφέρεται στη γεννήτρια, όπου μετατρέπεται σε ηλεκτρική.
- Κένωση: Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται μέσω του πύργου στον υποσταθμό, όπου η τάση του αυξάνεται πριν εγχυθεί στο ηλεκτρικό δίκτυο για διανομή στα σημεία κατανάλωσης.
- Παρακολούθηση: Αυτή η διαδικασία διασφαλίζει ότι η ανεμογεννήτρια λειτουργεί σωστά. Τα κρίσιμα συστήματα παρακολουθούνται μόνιμα από τον υποσταθμό και το κέντρο ελέγχου, γεγονός που επιτρέπει τον εντοπισμό και την ταχεία επίλυση πιθανών περιστατικών.
Τύποι ανεμογεννητριών
Υπάρχουν δύο κύριες κατηγορίες ανεμογεννητριών, οι οποίες ταξινομούνται ανάλογα με τον άξονα του δρομέα ή την ισχύ που μπορούν να παρέχουν.
Σύμφωνα με τον άξονα του ρότορα
Κάθετος άξονας
Αυτός ο τύπος ανεμογεννήτριας είναι omni-directional και δεν απαιτεί συστήματα προσανατολισμού, γεγονός που διευκολύνει την εγκατάσταση και τη συντήρηση. Επιπλέον, τα εξαρτήματά του όπως η γεννήτρια και ο πολλαπλασιαστής βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο με το έδαφος, γεγονός που απλοποιεί την κατασκευή του και μειώνει το κόστος. Ωστόσο, το βασικό του μειονέκτημα είναι ότι Έχουν χαμηλότερη απόδοση από εκείνα με οριζόντιο άξονα και απαιτούν εξωτερικά συστήματα για την έναρξη της περιστροφής των λεπίδων.
Οριζόντιος άξονας
Οι ανεμογεννήτριες οριζόντιος άξονας Είναι τα πιο κοινά και αποτελεσματικά. Ο σχεδιασμός του επιτρέπει την επίτευξη υψηλότερων ταχυτήτων περιστροφής και, ως εκ τούτου, απαιτεί λιγότερο πολλαπλασιασμό των στροφών. Επιπλέον, με το να είναι ψηλότεροι, μπορούν να κάνουν καλύτερη χρήση της αιολικής ενέργειας σε μεγάλα υψόμετρα.
Σύμφωνα με την παρεχόμενη ισχύ
Σε λειτουργία του παρεχόμενο ρεύμα, οι ανεμογεννήτριες χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες:
- Χαμηλή ενέργεια: Προσφέρουν εξουσίες έως και 50 kW και χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπως η άντληση νερού ή η παροχή ρεύματος σε απομονωμένες περιοχές.
- Μισή ισχύς: Είναι στην περιοχή των 150 kW και χρησιμοποιούνται για την παροχή ενέργειας στο δίκτυο σε αγροτικά ή απομονωμένα μέρη.
- Υψηλή ισχύς: Παρέχουν ενέργεια σε εμπορική κλίμακα και η παραγωγή τους μπορεί να φτάσει μέχρι αρκετά γιγαβάτ.
Σήμερα, ο εξοπλισμός υψηλής ισχύος χρησιμοποιείται περισσότερο στα αιολικά πάρκα για την αποτελεσματική και οικονομική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, συμβάλλοντας στην καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής.
Ο τομέας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας συνεχίζει να εξελίσσεται, οδηγούμενος από την ανάγκη μείωσης των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και μετριασμού των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής. Οι ανεμογεννήτριες, ειδικότερα, έχουν σημειώσει σημαντικές τεχνολογικές προόδους, επιτρέποντάς τους να παράγουν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια και να έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Με αυτές τις πληροφορίες, θα κατανοήσετε καλύτερα πώς λειτουργούν οι ανεμογεννήτριες και τον βασικό τους ρόλο στο μέλλον της καθαρής ενέργειας.