Ветрогенератор чертеж: виды, как сделать, чертежи, схемы

Диаметр турбины ветрогенератора (ветряка).

Номинальная мощность ветрогенератора – полезная мощность которую способен выдать ветряк при соответствующей расчетной скорости ветра. Данную характеристику нередко ошибочно считают главной при покупке или сравнении возможностей ветрогенераторов между собой. Однако как правило он часто не так важен,по той причине,что очень редко! нагрузка не подключается к ветрогенераторам напрямую.
В данном случае не менее актуальна мощность преобразователя напряжения установки, через который электрическая энергия поступает от “ветряков” и мощность аккумуляторных батарей. Реальная же вырабатываемая мощность ветрогенераторов всегда отличается от номинальной и может постоянно изменяться в зависимости от действующей скорости потока ветра.

Ветрогенератор (ветряк) мощностью 500 Ватт. Как сделать самому.

Расчетная скорость ветра для ветряка – (писали ранее) скорость ветра, во время работы которой ветрогенератор способен выдать номинальную мощность. Считается правильным (в том числе и сделанной самостоятельно!),если после достижения расчетной скорости ветра срабатывает система автоматической регулировки,из за чего снижается частота вращения установки и соответственно его мощности.

Стартовая скорость ветра – очень важная характеристика,это скорость ветра при которой ветрогенератор запустится, начнут вращение лопасти ветрогенератора и начнёт поступать ток зарядки на аккумуляторные батареи. Наиболее часто этот показатель равен 2.5 – 3.5 м/с. Бывает больше у ветряков,например с узкими неподвижными лопастями. Высокая стартовая скорость ветроустановок грозит уменьшением показателя общей вырабатываемой электрической энергии по причине более длительных простоев.

Пример. При одинаковой мощности воздушного потока проходящего через турбину киловаттного ветряка при расчетной скорости ветра,например взятой 9 м/с будет ориентиеровочно равна 3 кВт, то уже при максимально возможно развиваемой скорости ветрогенератора в 45 м/c его мощность возрастёт до 3 x 5 x 5 x 5 = 375 кВт! Только вдумайтесь в это,особенно если вы пытаетесь сделать ветрогенератор для дома или дачи самостоятельно своими руками!

В связи с описанным выше примером регулировка или изменение рабочих характеристик турбины ветрогенераторов можно считать очень важной,хотя и сложной задачей. Иногда в продаже можно встретить ветрогенераторы (ветряки чаще Китайского производства) без предусмотренной регулировки. Чаще всего это достаточно небольшие ветряки с диаметром лопастей до 2 метров. Производители же нерегулируемых установок с более мощными показателями если принимают за главное простоту конструкции,неизбежно теряют в показателях надежности или снижении эффективности работы. Самый передовой и действенный метод регулировки заключается в уменьшении или увеличении угла лопастей или так называемого шага турбины. Примером таких ветряков могут быть любые большие ветрогенераторы больших размеров и мощностей, которые предназначены для промышленного производства электроэнергии. Компромиссным можно считать системы работающих по принципу вывода турбины генератора из под ветра. Они намного дешевле в производстве,проще в конструкции, однако обладают и очень важными недостатками.

Привод генератора ветряка– практически все продаваемые в настоящее время ветрогенераторы разрабатываются на основе прямого привода генератора. Но иногда можно купить и машины с мультипликатором. Такие системы изначально обречены на гораздо менее низкий ресурс своей работы. Исключением могут служить только ветрогенераторы, на которых осуществляется достаточно частое техническое обслуживание с регулярной заменой масла не менее чем 1 раз каждый месяц.Подобные ветрогенераторы как правило самостоятельно своими руками пытаются сделать крайне редко.

Схема или чертеж для тех,кто решил сам своими руками сделать ветрогенератор- сейчас разработано большое количество способов реализации нескольких принципиальных схем ветрогенераторов,однако более эффективной и выгодной классической с тремя лопастями,горизонтально расположенной осью и самым обычным прямым приводом генератора ничего ещё не придумали и вряд ли изобретут. Данный вопрос очень сложный и многосторонний. В качестве примера можно привести те же огромные ветрогенераторы.
Коротко о расчёте электрического преобразователи и аккумуляторов можно прочитать далее.

Cхема энергообеспечения на основе ветрогенератора как правило включает в себя следующие компоненты:
Сам ветрогенератор, (ветряк) – агрегат,который выдаёт “грубую” электрическую энергию с изменяющимися характеристиками в зависимости от скорости ветра.
Мачта ветрогенератора – необходима для установки конструкции на определённой высоте от поверхности земли, где воздушные потоки не встречают никаких наземных препятствий и характеризуются более высокой скоростью.
Аккумуляторная батарея – является накопителем электрической энергии, способная накапливать выработанную энергию для отдачи в безветренную погоду.
Контроллер заряда аккумуляторной батареи ветрогенератора – препятствует перезарядке батареи путём уменьшения величины протекающего через неё тока зарядки и подаваемого напряжения.
Инвертор – устройство,которое способно создать из постоянного тока переменный с привычной для пользователя величиной ~220 Вольт.
Зарядное устройство – в процессе работы способно производить зарядку аккумуляторов батареи от внешнего источника с напряжением ~220 Вольт.
Сетевая автоматика установки ветрогенераторов (ветряков)- работает по определённой схеме- в зависимости от необходимости подключает потребителей к сети или к инвертору.
Источник бесперебойного питания (сокращённо ИБП) способен одновременно заменить работу сетевой автоматики, зарядного устройства и инвертора .
Помимо описанного, в комплект установки могут быть включены электростанции на основе двигателей внутреннего сгорания, фотоэлектрические модули, несколько добавочных ветрогенераторов, инверторы и контроллеры тока зарядки.
Если в схеме системы нет сети и бензостанции,то потребность в автоматике и зарядном устройстве отпадает.
Основные характеристики системы энергоснабжения ветрогенераторов зависят от показателей ее составных компонентов. Далее приведены эти характеристики и факторы от которых они зависят.

Далее 

для системы ветроэнергетики

Конструкция ветряной турбины для ветроэнергетики

В основе любой возобновляемой ветроэнергетической системы лежит ветряная турбина . Конструкция ветряной турбины обычно состоит из ротора, генератора постоянного тока (DC) или генератора переменного тока (AC), который установлен на вышке высоко над землей.

Итак, как же устроены ветряные турбины для выработки электроэнергии. Проще говоря, ветряная турбина – это полная противоположность домашнему или настольному вентилятору.Вентилятор использует электричество из сети для вращения и циркуляции воздуха, создавая ветер.

С другой стороны, конструкции ветряных турбин используют силу ветра для выработки электроэнергии. Движение ветра вращает или вращает лопасти турбины, которые улавливают кинетическую энергию ветра и преобразуют эту энергию во вращательное движение через вал, чтобы приводить в действие электрический генератор и вырабатывать электричество, как показано.

Типовая конструкция ветряной турбины

На изображении выше показаны основные компоненты, составляющие типичную конструкцию ветряной турбины .Ветряная турбина извлекает кинетическую энергию из ветра, замедляя ветер и передавая эту энергию вращающемуся валу, поэтому важно иметь хорошую конструкцию. Доступная мощность ветра, доступная для уборки урожая, зависит как от скорости ветра, так и от площади, охватываемой вращающимися лопастями турбины.

Таким образом, чем выше скорость ветра или чем больше лопасти ротора, тем больше энергии может быть извлечено из ветра. Таким образом, мы можем сказать, что выработка энергии ветряной турбиной зависит от взаимодействия между лопастями ротора и ветром, и именно это взаимодействие важно для конструкции ветряной турбины .

Чтобы улучшить это взаимодействие и, следовательно, повысить эффективность, доступны два типа конструкции ветряных турбин. Общая горизонтальная ось и вертикальная ось конструкции ветряной турбины. Конструкция ветряной турбины с горизонтальной осью улавливает больше ветра, поэтому выходная мощность выше, чем у ветряной турбины с вертикальной осью. Недостатком конструкции с горизонтальной осью является то, что мачта, необходимая для поддержки ветряной турбины, намного выше, а конструкция лопастей ротора должна быть намного лучше.

Типовая конструкция ветряной турбины

Турбина с вертикальной осью или VAWT проще в проектировании и обслуживании, но обеспечивает более низкую производительность, чем типы с горизонтальной осью, из-за высокого сопротивления простой конструкции лопастей ротора. Большинство ветряных турбин, вырабатывающих сегодня электроэнергию на коммерческой или внутренней основе, являются машинами с горизонтальной осью, поэтому именно эти типы ветряных турбин конструкции мы рассмотрим в этом руководстве по ветряным турбинам.

Ротор – это основная часть современной конструкции ветряной турбины, которая собирает энергию ветра и преобразует ее в механическую энергию в форме вращения.Ротор состоит из двух или более «лопастей» из ламинированного дерева, стекловолокна или металла и защитной ступицы, которая вращается (отсюда и название) вокруг центральной оси.

Так же, как крыло самолета, лопасти ветряных турбин создают подъемную силу за счет своей изогнутой формы. Лопасти ротора отбирают часть кинетической энергии из движущихся воздушных масс в соответствии с принципом подъемной силы со скоростью, определяемой скоростью ветра и формой лопастей. Конечный результат – подъемная сила, перпендикулярная направлению потока воздуха.Затем уловка состоит в том, чтобы сконструировать лопасть ротора так, чтобы она создавала нужную величину подъема и тяги лопасти ротора, обеспечивая оптимальное замедление воздуха и не более того.

К сожалению, лопасти ротора турбины не улавливают на 100% всю мощность ветра, поскольку это означало бы, что воздух за лопастями турбины был бы полностью неподвижен и, следовательно, не позволял бы ветру проходить через лопасти. Теоретическая максимальная эффективность, которую лопасти ротора турбины могут извлекать из энергии ветра, составляет от 30 до 45% и зависит от следующих переменных лопаток ротора: Конструкция лопастей , Число лопастей , Длина лопастей , Лопасти Шаг / угол , Форма лезвия и Материалы и вес лезвия и многие другие.

Конструкция лопастей – Конструкции лопастей ротора работают по принципу подъема или сопротивления для извлечения энергии из текущих воздушных масс. В конструкции подъемных лопастей используется тот же принцип, который позволяет летать самолетам, воздушным змеям и птицам, создавая подъемную силу, перпендикулярную направлению движения. Лопасть несущего винта по сути представляет собой аэродинамическое крыло или крыло, по форме напоминающее крыло самолета. Когда лезвие рассекает воздух, скорость ветра и перепад давления создается между верхней и нижней поверхностями лезвия.

Давление на нижней поверхности больше и, таким образом, оно «поднимает» лезвие вверх, поэтому мы хотим сделать это усилие как можно большим. Когда лопасти прикреплены к центральной оси вращения, как ротор ветряной турбины, эта подъемная сила преобразуется во вращательное движение.

Этой подъемной силе противодействует сила сопротивления, которая параллельна направлению движения и вызывает турбулентность вокруг задней кромки лопасти, когда она рассекает воздух. Эта турбулентность оказывает тормозящее действие на лопасть, поэтому мы хотим сделать эту силу сопротивления как можно меньшей.Комбинация подъемной силы и сопротивления заставляет ротор вращаться как пропеллер.

Конструкции с тормозами больше используются для вертикальных ветряных турбин с большими чашечными или изогнутыми лопастями. Ветер буквально выталкивает лопасти, прикрепленные к центральному валу. Преимущество лопастей ротора, спроектированных с помощью сопротивления, заключается в более низких скоростях вращения и высоком крутящем моменте, что делает их полезными для перекачивания воды и мощности сельскохозяйственных машин. Ветровые турбины с подъемным приводом имеют гораздо более высокую скорость вращения, чем тормозные, и поэтому хорошо подходят для выработки электроэнергии.

Номера лопастей – количество лопастей ротора в конструкции ветряной турбины обычно определяется аэродинамической эффективностью и стоимостью. Идеальная конструкция ветряной турбины должна иметь множество тонких лопастей ротора, но большинство генераторов ветряных турбин с горизонтальной осью имеют только одну, две или три лопасти ротора. Увеличение количества лопастей ротора выше трех дает лишь небольшое увеличение эффективности ротора, но увеличивает его стоимость, поэтому более трех лопастей обычно не требуется, но для домашнего использования доступны небольшие высокоскоростные многолопастные турбогенераторы.Как правило, чем меньше количество лезвий, тем меньше материала требуется во время производства, что снижает их общую стоимость и сложность.

Роторы с одной лопастью имеют противовес на противоположной стороне ротора, но страдают от высокого напряжения материала и вибрации из-за негладкого вращательного движения одной лопасти, которая должна двигаться быстрее, чтобы улавливать такое же количество энергии ветра.

Также с роторами с одной или даже двумя лопастями большая часть доступного движения воздуха и, следовательно, энергии ветра проходит через непромокаемую площадь поперечного сечения турбины, не взаимодействуя с ротором, что снижает их эффективность.

Многолопастные роторы, напротив, имеют более плавное вращение и более низкий уровень шума. Более низкие скорости вращения и крутящий момент возможны при использовании многолопастной конструкции, что снижает напряжения в трансмиссии, что приводит к снижению затрат на редуктор и генератор. Однако конструкции ветряных турбин с множеством лопастей или очень широкими лопастями будут подвергаться очень большим нагрузкам при очень сильном ветре, поэтому в большинстве конструкций ветряных турбин используются три лопасти ротора.

Нечетное или четное количество лопастей ротора – конструкция ветряной турбины с «ЧЕТНЫМ» количеством лопастей ротора, 2, 4 или 6 и т. Д., Может иметь проблемы со стабильностью при вращении.Это потому, что у каждой лопасти ротора есть точная и противоположная лопасть, которая расположена на 180 ^o в противоположном направлении. Когда ротор вращается, в тот момент, когда самая верхняя лопасть направлена ​​вертикально вверх (положение на 12 часов), самая нижняя лопасть направлена ​​прямо вниз перед опорной башней турбины. В результате самая верхняя лопасть изгибается назад, потому что она получает максимальную силу от ветра, называемую «осевой нагрузкой», в то время как нижняя лопасть проходит в безветренную зону непосредственно перед опорной башней.

Этот неравномерный изгиб лопастей ротора турбины (крайний верхний изгиб по ветру, а нижний – прямой) при каждом вертикальном выравнивании создает нежелательные силы на лопасти ротора и вал ротора, поскольку две лопасти изгибаются вперед и назад при вращении. Для небольшой жесткой турбины с алюминиевыми или стальными лопатками это может не быть проблемой, в отличие от более длинных пластиковых лопаток, армированных стекловолокном.

Ветряная турбина, имеющая нечетное количество лопастей ротора (по крайней мере, три лопасти), вращается более плавно, поскольку гироскопические силы и силы изгиба более равномерно уравновешены между лопастями, что увеличивает стабильность турбины.

Самая распространенная конструкция ветряных турбин с нечетными лопастями – это трехлопастные турбины. Энергоэффективность трехлопастного ротора немного выше, чем у двухлопастного ротора аналогичного размера, и благодаря дополнительной лопасти они могут вращаться медленнее, что снижает износ и шум.

Кроме того, чтобы избежать турбулентности и взаимодействия между соседними лопастями, расстояние между каждой лопастью многолопастной конструкции и ее скорость вращения должны быть достаточно большими, чтобы одна лопасть не столкнулась с нарушенным, более слабым потоком воздуха, вызванным предыдущим лезвие проходит через ту же точку прямо перед ним.Из-за этого ограничения большинство ветряных турбин необычного типа имеют максимум три лопасти на роторе и обычно вращаются с меньшей скоростью.

Как правило, роторы трехлопастных турбин лучше вписываются в ландшафт, более эстетичны и более аэродинамически эффективны, чем конструкции с двумя лопастями, что способствует тому, что трехлопастные ветряные турбины более доминируют на рынке ветроэнергетики. Хотя некоторые производители выпускают двух- и шестилопастные турбины (для парусных лодок).

Другие преимущества роторов с нечетными (тремя) лопастями включают более плавную работу, меньший шум и меньшее количество столкновений с птицами, что компенсирует недостаток более высоких материальных затрат. Количество лезвий существенно не влияет на уровень шума.

Длина лопасти ротора – Три фактора определяют, сколько кинетической энергии может быть извлечено из ветра ветряной турбиной: «плотность воздуха», «скорость ветра» и «площадь ротора». Плотность воздуха зависит от того, насколько вы находитесь над уровнем моря, а скорость ветра зависит от погоды.Однако мы можем контролировать площадь вращения, охватываемую лопастями ротора, увеличивая их длину, поскольку размер ротора определяет количество кинетической энергии, которую ветряная турбина может улавливать от ветра.

Лопасти ротора вращаются вокруг центрального подшипника, образуя идеальный круг 360 ^o при его вращении, и, как мы знаем из школы, площадь круга определяется как: π.r ² . Таким образом, по мере увеличения рабочей площади ротора площадь, которую он покрывает, также увеличивается пропорционально квадрату радиуса.Таким образом, удвоение длины лопастей турбины приводит к увеличению ее площади в четыре раза, что позволяет ей принимать в четыре раза больше энергии ветра. Однако это значительно увеличивает размер, вес и, в конечном итоге, стоимость конструкции ветряной турбины.

Одним из важных аспектов длины лопасти является конечной скорости вращения ротора, являющейся результатом угловой скорости. Чем больше длина лопатки турбины, тем быстрее вращается наконечник при заданной скорости ветра. Аналогичным образом, для данной длины лопасти ротора, чем выше скорость ветра, тем быстрее вращение.

Тогда почему мы не можем иметь конструкцию ветряной турбины с очень длинными лопастями ротора, работающую в ветреной среде, производящей много бесплатной электроэнергии от ветра. Ответ заключается в том, что наступает момент, когда длина лопастей ротора и скорость ветра фактически снижают выходную эффективность турбины. Вот почему многие более крупные ветряные турбины вращаются с гораздо меньшей скоростью.

Эффективность – это функция от того, насколько быстро кончик ротора вращается при заданной скорости ветра, создавая постоянное отношение скорости ветра к кончику, называемое «отношением концевых скоростей» (λ), которое представляет собой безразмерную единицу, используемую для максимизации эффективности ротора.Другими словами, «отношение конечной скорости» (TSR) – это отношение скорости кончика вращающейся лопасти в об / мин к скорости ветра в километрах в час (км / ч) или милях в час (миль / ч). ).

Хорошая конструкция ветряной турбины определяет мощность ротора при любой комбинации скорости ветра и скорости вращения ротора. Чем больше это отношение TSR, тем быстрее вращается ротор ветряной турбины при данной скорости ветра. Скорость вала, на котором фиксируется ротор, также указывается в оборотах в минуту (об / мин) и зависит от конечной скорости и диаметра лопастей турбины.

Скорость вращения турбин определяется как: об / мин = скорость ветра x передаточное отношение конечной скорости x 60 / (диаметр x π).

Если ротор турбины вращается слишком медленно, он позволяет беспрепятственно проходить слишком большому количеству ветра и, таким образом, не извлекает столько энергии, сколько могло бы. С другой стороны, если лопасть ротора вращается слишком быстро, она кажется ветру как один большой плоский вращающийся круглый диск, который создает большое сопротивление и потери на конце ротора, замедляя ротор. Поэтому важно согласовать скорость вращения ротора турбины с конкретной скоростью ветра, чтобы получить оптимальный КПД.

Роторы турбин с меньшим числом лопастей достигают максимальной эффективности при более высоких передаточных числах, и, как правило, конструкции трехлопастных ветряных турбин для выработки электроэнергии имеют передаточное число оконечных скоростей от 6 до 8, но будут работать более плавно, поскольку у них три лопасти. С другой стороны, турбины, используемые для перекачки воды, имеют более низкое передаточное число от 1,5 до 2, поскольку они специально разработаны для создания высокого крутящего момента на низких скоростях.

Шаг / угол лопастей ротора – лопасти ротора ветряной турбины фиксированной конструкции, как правило, не прямые или плоские, как крылья самолета, а вместо этого имеют небольшой изгиб и сужение по длине от кончика до основания, чтобы обеспечить различные скорости вращения. клинок.Этот поворот позволяет лопасти поглощать энергию ветра, когда ветер идет на нее под разными тангенциальными углами, а не только прямо. Прямая или плоская лопасть ротора перестанет подавать подъемную силу и может даже остановиться (сваливаться), если лопасть несущего винта ударится ветром под разными углами, называемыми «углом атаки», особенно если этот угол атаки слишком крутой.

Следовательно, чтобы поддерживать лопасть ротора под оптимальным углом атаки, увеличивая подъемную силу и эффективность, лопасти конструкции ветряной турбины обычно скручены по всей длине лопасти.Кроме того, такой поворот в конструкции ветряной турбины предотвращает слишком быстрое вращение лопастей ротора при высоких скоростях ветра.

Однако для очень крупномасштабных конструкций ветряных турбин, используемых для выработки электроэнергии, это скручивание лопастей может сделать их конструкцию очень сложной и дорогостоящей, поэтому используется другая форма аэродинамического контроля, чтобы поддерживать идеально выровненный угол атаки лопастей. с направлением ветра.

Аэродинамической мощностью, производимой ветряной турбиной, можно управлять, регулируя угол наклона ветряной турбины в зависимости от угла атаки ветра, когда каждая лопасть вращается вокруг своей продольной оси.Тогда лопасти ротора с регулировкой шага могут быть более плоскими и прямыми, но, как правило, эти большие лопасти имеют похожий поворот в своей геометрии, но намного меньше, чтобы оптимизировать тангенциальную нагрузку на лопасть ротора.

Каждая лопасть ротора имеет механизм вращения, пассивный или динамический, встроенный в основание лопасти, обеспечивающий равномерное постепенное регулирование шага по всей длине (постоянное вращение). Требуемый шаг наклона составляет всего несколько градусов, так как небольшие изменения угла наклона могут сильно повлиять на выходную мощность, поскольку мы знаем из предыдущего урока, что энергия, содержащаяся в ветре, пропорциональна кубу скорости ветра.

Одним из основных преимуществ управления шагом лопастей ротора является увеличение окна скорости ветра. Положительный угол наклона создает большой пусковой крутящий момент, поскольку ротор начинает вращаться, снижая скорость ветра при включении. Аналогичным образом, при высоких скоростях ветра, когда достигается предел максимальной скорости роторов, можно регулировать шаг, чтобы обороты роторов не превысили его предел за счет снижения их эффективности и угла атаки.

Регулировка мощности ветряной турбины может быть достигнута с помощью управления шагом на лопастях ротора для уменьшения или увеличения подъемной силы на лопастях путем управления углом атаки.Лопасти меньшего размера достигают этого за счет небольшого поворота в их конструкции.

В более крупных коммерческих ветряных турбинах используется либо пассивное регулирование шага с помощью центробежных пружин и рычагов (аналогично роторам вертолетов), либо активное с использованием небольших электродвигателей, встроенных в ступицу лопастей, чтобы повернуть ее на требуемые несколько градусов. Основные недостатки регулировки высоты тона – надежность и стоимость.

Конструкция лопастей – кинетическая энергия, извлекаемая из ветра, зависит от геометрии лопастей ротора, и определение аэродинамически оптимальной формы и конструкции лопастей имеет важное значение.

Но так же, как и аэродинамический дизайн лопасти несущего винта, не менее важна и конструкция. Конструктивная конструкция лезвия состоит из выбора материала и прочности, поскольку лезвия изгибаются и изгибаются под действием энергии ветра во время вращения.

Очевидно, что идеальный конструкционный материал для лопасти ротора будет сочетать в себе необходимые структурные свойства, такие как высокое отношение прочности к весу, высокую усталостную долговечность, жесткость, собственную частоту вибрации и сопротивление усталости, а также низкую стоимость и способность легко формироваться. в желаемую форму крыла.

Роторные лопасти небольших турбин, используемых в жилых помещениях, мощностью от 100 Вт и выше, как правило, изготавливаются из массивной резной древесины, деревянных ламинатов или композитных материалов из шпона, а также из алюминия или стали. Деревянные лопасти ротора прочные, легкие, дешевые, гибкие и популярны в большинстве конструкций ветряных турбин, изготовленных своими руками, поскольку их легко изготовить. Тем не менее, низкая прочность деревянных ламинатов по сравнению с другими древесными материалами делает их непригодными для лезвий с тонкой конструкцией, работающих на высоких скоростях острия.

Алюминиевые лезвия также легкие, прочные и с ними легко работать, но они более дорогие, легко гнутся и страдают от усталости металла. Точно так же в стальных лопастях используется самый дешевый материал, и из них можно формировать изогнутые панели по требуемому профилю крыла. Однако в стальные панели гораздо труднее ввести скручивание, и вместе с плохими усталостными свойствами, то есть ржавчиной, сталь используется редко.

Лопасти ротора, используемые для очень большой горизонтальной оси ветряной турбины конструкции , изготовлены из армированных пластиковых композитов с наиболее распространенными композитами, состоящими из стекловолокна / полиэфирной смолы, стекловолокна / эпоксидной смолы, стекловолокна / полиэстера и композитов из углеродного волокна.Композиты из стекловолокна и углеродного волокна имеют значительно более высокое отношение прочности на сжатие к массе по сравнению с другими материалами. Кроме того, стекловолокно является легким, прочным, недорогим, обладает хорошими усталостными характеристиками и может использоваться в различных производственных процессах.

Размер, тип и конструкция ветряной турбины, которая может вам понадобиться, зависит от вашего конкретного применения и требований к мощности. Конструкции малых ветряных турбин варьируются в размерах от 20 до 50 киловатт (кВт) с меньшими или «микро» (от 20 до 500 Вт) турбинами, которые могут использоваться в жилых районах для различных применений, таких как производство электроэнергии для зарядки аккумуляторов и питания. огни.

Энергия ветра является одним из наиболее быстрорастущих источников возобновляемой энергии в мире, поскольку это чистый, широко распространенный энергоресурс, который имеется в изобилии, имеет нулевую стоимость топлива и технологию производства электроэнергии без выбросов. Большинство современных ветряных генераторов, доступных сегодня, спроектированы для установки и использования в бытовых установках.

В результате они стали меньше и легче, что позволяет быстро и легко монтировать их непосредственно на крыше, на короткой опоре или башне.Установка нового турбогенератора как части вашей домашней ветроэнергетической системы позволит вам снизить большую часть более высоких затрат на обслуживание и установку более высокой и более дорогой турбинной башни, как это было бы раньше в прошлом.

В следующем учебном пособии по Wind Energy мы рассмотрим работу и конструкцию генераторов ветряных турбин, используемых для выработки электроэнергии в составе домашней ветряной системы.

Чертеж морской турбины предлагает путь к моделям мощностью 20 МВт | Reuters Events

Статьи по теме

Агрессивная ценовая конкуренция способствует быстрому расширению мощностей морских турбин, заставляя конструкторские группы быстро вводить новшества.

К 2023–2025 гг. SSE Renewables и Equinor установят турбины GE Renewable Energy мощностью 12 МВт на трех морских ветроэнергетических проектах мощностью 1,2 ГВт в Великобритании, и в ближайшие годы ожидаются более высокие мощности.

Средняя мощность новых морских турбинных установок

(Щелкните изображение, чтобы увеличить)

Источник: WindEurope, февраль 2020 г.

В качестве стимула для разработчиков в прошлом месяце Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии США (NREL) представила новую эталонную турбину МЭА мощностью 15 МВт, что является значительным скачком в мощности по сравнению с существующими эталонными моделями.

Действителен для конструкций ветров с фиксированным дном и плавающих ветров, эталонная конструкция обеспечивает открытый доступ ко всей системе ветряных турбин, позволяя разработчикам технологий оценивать производительность и стоимость до разработки прототипа.

Разработанная совместно с Техническим университетом Дании (DTU) и Университетом штата Мэн, новая эталонная мощность служит базой для проектов мощностью от 15 до 20 МВт.

Исследователи разработали консервативную модель с использованием существующих технологий и процессов, в том числе отраслевого анализа производственных и транспортных ограничений, сообщил New Energy Update Эван Гертнер, руководитель проекта в NREL.

«Мы ожидаем, что во многих исследованиях бумажных документов и отраслевом сотрудничестве, которые используют [эталонный дизайн] в качестве отправной точки, появятся захватывающие инновации», – сказал он.

Конструкция уже используется для разработки облегченных генераторов в плавучих опорных конструкциях и для тестирования программных средств турбин. По словам исследователей, большая вместимость и расстояние от берега сделают критическим вес компонентов, а подходы к совместному проектированию помогут ускорить сокращение затрат.

Индивидуальный дизайн

IEA Wind 15 МВт рассчитан на высоту турбины 150 метров и диаметр ротора 240 метров. Референс имеет ту же конструкцию для сборки ротора и гондолы, что и существующие турбины меньшего размера, но с другими требованиями к платформе и башне.

NREL спроектировал ротор, генератор, трансмиссию, гондолу, башню, монопилу и контроллер, в то время как Университет штата Мэн разработал полупогружную плавающую ветровую опорную конструкцию на основе ее запатентованной конструкции.DTU предоставила отзывы о конструкции, выполнила анализ нагрузки и разработала общедоступные модели для наборов инструментов моделирования.

Эталонный проект будет иметь решающее значение для снижения стоимости новых плавающих ветроэнергетических установок, сказал Гертнер.

Концепции «плавающего ветра» открывают возможности для проектов в обширных глубоководных районах. Разработчики прилагают все усилия, чтобы снизить затраты, разрабатывая более легкие, компактные конструкции и расширенные средства управления.

Одна из областей, в которой поможет эталонный дизайн, – это разработка индивидуальных роторов и трансмиссий для плавучих систем, сказал Гертнер.

Прогноз затрат на плавающий ветер в Европе

(Щелкните изображение, чтобы увеличить)

Источник: WindEurope’s Floating Offshore Wind Energy: a Policy Blueprint for Europe (October 2018)

Эталонные модели основаны на объединенной аэроупругой гидродинамической физике, которая объединяет анализ ветровой и морской нагрузки, что позволяет исследователям прогнозировать энергетические характеристики и нагрузку для плавающей ветряной турбины, сообщил New Energy Update Хабиб Дагер, профессор структурной инженерии в Университете штата Мэн. .

Поставщики ветряных турбин и морские подрядчики входят в число компаний, которые начинают ссылаться на проект, сказал Дагер.

Эти модели будут стимулировать инновации в «дизайне, материалах и элементах управления», – сказал он.

Справочник поможет разработчикам минимизировать вес лопастей по мере роста размеров, сказала Кэтрин Дайкс, руководитель отдела нагрузок и контроля в DTU Wind Energy.

«По мере увеличения диаметра ротора рабочая площадь (и потенциальная выработка энергии) увеличивается квадратично, а объем лопастей увеличивается кубически», – отметила она.

остаются относительно высокими, и потенциальные решения могут включать аэроупругую адаптацию для пассивного снижения нагрузки, новые воздушные пленки и другие современные материалы.

DTU Wind Energy, Технический университет Мюнхена, Sandia National Laboratories, NREL и различные коммерческие группы проводят исследования в этой области.

Групповые усилия

Многие проектные группы по-прежнему отказываются сотрудничать во время разработки, несмотря на потенциально более широкие преимущества.

Подходы к совместному проектированию с операторами могут повысить эффективность разработки, точно определив потребности проекта с самого начала, сказал Дайкс.

«Хотя некоторые аспекты совместного проектирования использовались на практике в течение десятилетий, полномасштабное совместное проектирование все еще находится на ранней стадии исследования», – сказала она.

В частности, разработка плавающей турбины может выиграть от совместного проектирования, поскольку движение платформы дает большую степень свободы в динамике системы, – сказал Дайкс.

По ее словам, более ориентированные на оператора подходы к проектированию, разработке и эксплуатации улучшат производительность активов.

Университет штата Мэн и NREL в настоящее время используют методы совместного проектирования для исследования передовых средств управления турбиной и гибкости корпуса.

Партнеры недавно получили федеральное финансирование для создания наборов данных для плавучих ветряных турбин мощностью 15 МВт с использованием передовых средств управления путем изучения моделей в масштабе 1:60.

«В ходе экспериментов будут получены данные о нагрузках, движении и характеристиках плавающих морских ветряных турбин при работе с усовершенствованными системами управления турбиной и платформой при реалистичных ветрах и волнах», – заявили в Университете штата Мэн.

Отчетность Нил Форд

Редактирование Робин Сэйлз

Amazon.com: Патентный принт ветряной турбины в рамке, искусство ветряной фермы, энергетик, подарок инженера, промышленное искусство стены, черно-белый чертеж турбины (8 дюймов x 10 дюймов): плакаты и принты

• Патент на ветряную турбину, дизайн Patent Earth ™
• Рамка в матовом черном цвете 1.Глубокая деревянная рама 5 дюймов.
• Идеальный подарок! Великолепное искусство стены для офиса, класса, студии, дома или любого другого помещения!
• Напечатано по запросу! Мы не производим массовое производство. Каждый заказ, который вы заказываете, печатается только для you!
• Сделано в США! Доставка в течение 6-9 рабочих дней.

Ветряная турбина – RimWorld Wiki

Ветряная турбина вырабатывает переменную мощность до 3450 Вт в зависимости от текущей скорости ветра (условия ветра см. В разделе Погода).

Приобретение

Ветряные турбины могут быть построены после исследования Электричества. Для каждого требуется 100 единиц стали, 2 компонента и навык строительства 4.

Сводка

Ветровые турбины генерируют переменное количество энергии в зависимости от текущей скорости ветра, которая, в свою очередь, зависит от диапазонов, установленных текущей погодой. Он производит мощность, прямо пропорциональную скорости ветра, с выходной мощностью от 2300 Вт при 100% скорости ветра до максимум 3450 Вт при максимальной скорости ветра 150%.Направление ветра не имеет значения, поэтому ориентация турбин не имеет значения; они одинаково хорошо крутятся в любом направлении.

Зона отчуждения

Зона отчуждения ветряной турбины (белый прямоугольник 7ˣ18) видна, когда турбина выбрана; и при размещении чертежа ветряной турбины. Для работы ветряной турбины жизненно важно, чтобы в запретной зоне не было деревьев, гор, зданий, крыш и других высоких построек. В информационном окне турбины (смотровая панель) будут перечислены все препятствия в ее запретной зоне.Каждая плитка с препятствием снижает мощность турбины на 20%. Солнечные генераторы или сельскохозяйственные участки (на которых не выращивают деревья) можно разместить в зоне отчуждения, не блокируя турбину. Фактически, такая установка позволяет эффективно использовать пространство и предотвращает рост диких деревьев в зоне, препятствующей этому. Еще один способ предотвратить рост деревьев – это устроить там какой-нибудь настил.

Зона отчуждения нескольких турбин может перекрываться. Пока одна турбина не окажется в зоне отчуждения другой, они будут работать оптимально.

Низколежащие объекты можно размещать в зоне отчуждения, не мешая работе турбины. К ним относятся (но не ограничиваются ими) следующее:

Скорость ветра

1. ↑ После запуска может продолжаться, даже если температура выходит за допустимый диапазон.

Анализ

Он работает днем ​​и ночью, по сравнению с солнечным генератором, который работает только днем.Ветровые турбины, дополненные батареями, могут обеспечить стабильную подачу энергии, поскольку здесь катастрофы, связанные с ветром, исключительно редки, в отличие от события затмения солнечного генератора, и ограничены подмножествами других опасностей, такими как погодные контроллеры. Единственный реальный недостаток ветряной турбины – необходимость иметь большую открытую площадку, свободную от деревьев, гор, зданий, крыш и других высоких конструкций.

История версий

• 0.8.657 – Добавлено
• Beta 18 – ширина увеличена с 5 до 7 клеток.
• Beta 19 – выработка энергии увеличена на 15% от макс. 3000Вт.
• 1.3.3101 – теперь можно пройти.
• 1.3.3117 – Стоимость пути 0 -> 50.

Mitsubishi представит проект морской ветряной турбины мощностью 7 МВт (Великобритания)

Mitsubishi Power Systems Europe (MPSE) представляет проект своей новой морской ветряной турбины, которая может стать самой большой в мире при изготовлении.

Турбина SeaAngel ™ с уникальной гидравлической технологией, разработанной в Шотландии, будет иметь минимальную генерирующую мощность 7 МВт и диаметр ротора более 165 метров.

Эскизная архитектура турбины будет представлена ​​на конференции EWEA Offshore Wind в Амстердаме на следующей неделе. Первоначальные испытания прототипа начнутся в следующем году, а полномасштабные испытания прототипа, как ожидается, состоятся в Великобритании в 2013 году.

MPSE в прошлом году (декабрь 2010 г.) объявила об инвестициях в Шотландии на сумму до 100 миллионов фунтов стерлингов в течение пяти лет, включая приобретение Artemis Intelligent Power (AIP) и планы по созданию MPSE Center for Advanced Technology (MCAT).

Команды экспертов в Великобритании, континентальной Европе и Японии в настоящее время внедряют уникальную гидравлическую передачу Digital Displacement ® (DDT) AIP в морской ветряной турбине с целью создания продукта, который меняет правила игры, который обеспечивает повышенную надежность и эффективность, а также снижение затрат на обслуживание.

Главный исполнительный директор MPSE Акио Фукуи сказал: «Успешная разработка SeaAngel ™, уникального как по размеру, так и по технологиям, сыграет важную роль в сохранении и укреплении лидирующих позиций Великобритании в области морской ветроэнергетики. сектор.”

Д-р Вин Рампен, управляющий директор AIP , сказал: : «Это значительный шаг вперед в развитии морских ветроэнергетических установок, благодаря широте и глубине опыта и навыков MHI в сочетании с новаторской гидравлической технологией AIP, дающей невероятно захватывающие первые результаты.

«Менее чем через год после того, как мы объявили о наших планах по разработке самой большой инновационной морской турбины, мы успешно продемонстрировали технологию и намерены вывести SeaAngel ™ на новый уровень с дальнейшими испытаниями в 2012 году.”

[отображение]

сотрудников Offshore WIND, 28 ноября 2011 г .; Изображение: MPSE

Байден предлагает амбициозный план солнечной энергии

Строительство и установка достаточного количества солнечных панелей для выработки до 45 процентов потребностей страны в электроэнергии будет напрягать производителей и энергетическую промышленность, увеличивая спрос на такие материалы, как алюминий, кремний, сталь и стекло. Промышленности также необходимо будет быстро найти и обучить десятки тысяч рабочих. Некоторые рабочие группы заявили, что в спешке с тем, чтобы быстро построить солнечные фермы, разработчики часто нанимают низкооплачиваемых рабочих, не связанных с профсоюзами, а не членов профсоюзов, г-на господина.Байден часто побеждает.

Проблемы, такие как торговые споры, также могут усложнить продвижение солнечной энергетики. Китай доминирует в цепочке поставок солнечных батарей, и недавно администрация начала блокировать импорт, связанный с китайским регионом Синьцзян, из-за опасений по поводу использования принудительного труда. В то время как многие компании, производящие солнечную энергию, заявляют, что они работают над отказом от материалов, производимых в Синьцзяне, эксперты по энергетике говорят, что запрет на импорт может замедлить строительство солнечных проектов по всей территории Соединенных Штатов в краткосрочной перспективе.

Тем не менее, энергетические аналитики заявили, что Байден не сможет достичь своих климатических целей без значительного увеличения использования солнечной энергии. «Независимо от того, как вы это делаете, в ближайшем будущем вам необходимо удвоить или четырехкратно использовать солнечные батареи», – сказала Мишель Дэвис, главный аналитик Wood Mackenzie, исследовательской и консалтинговой компании в области энергетики. «Ограничения цепочки поставок, безусловно, волнуют всех».

Должностные лица администрации указали на изменения, вносимые государственными и местными властями, в качестве примера того, как страна могла бы быстрее начать переходить на возобновляемые источники энергии.Регулирующие органы в Калифорнии, например, меняют строительные нормы штата, чтобы требовать использования солнечных батарей и батарей в новых зданиях.

Еще одна важная область внимания администрации – более широкое использование батарей для хранения энергии, вырабатываемой солнечными панелями и ветряными турбинами, для использования в ночное время или когда ветер не дует. По мнению многих аналитиков, стоимость аккумуляторов падает, но остается слишком высокой для быстрого перехода на возобновляемые источники энергии и электромобили.

Некоторым чиновникам солнечной отрасли отчет Министерства энергетики должен помочь сосредоточить умы людей на том, что возможно, даже если законодатели не проработали детали.

«По сути, D.O.E. говорит, что Америке нужно на тонну больше солнечной энергии, а не меньше, и она нужна нам сегодня, а не завтра », – сказала Бернадетт Дель Кьяро, исполнительный директор Калифорнийской ассоциации солнечной энергии и накопителей, которая представляет разработчиков солнечной энергии в штате с наибольшим числом солнечных установок. «Этот простой призыв к действию должен направлять каждое политическое решение от городских советов до законодательных и регулирующих органов по всей стране».

Брэд Пламер предоставил отчеты.

с прямым приводом – Net Zero Guide

Прямой привод относится к типу конструкции ветряной турбины, в которой отсутствуют шестерни в обычной ветряной турбине. В обычной турбине с приводом от шестерен лопасти ротора вращают вал, который приводит в действие шестерни, приводящие в действие генератор. В конструкции с прямым приводом приводной вал вращает генератор напрямую, заставляя его вращаться с той же скоростью, что и лопасти турбины.

В случае обычного генератора коробка передач резко увеличивает скорость вращения генератора, чтобы генерировать большое количество энергии.С турбиной с прямым приводом используется более крупный генератор для выработки той же мощности при более низкой скорости вращения.

Преимущества технологии прямого привода

У конструкции с прямым приводом есть три преимущества. Во-первых, это увеличивает эффективность. Часть кинетической энергии ветра теряется в коробке передач, как всегда, когда к передаче энергии добавляются ступеньки. Еще одно преимущество состоит в том, что, используя в генераторе постоянные магниты, а не электромагниты, можно сделать генератор легким для его размера, и это плюс отказ от редуктора снижает вес устройства.Это важно для оффшорной ветроэнергетики, где вес должен поддерживаться плавучим буем. Третье преимущество состоит в том, что с меньшим количеством движущихся частей конструкция с прямым приводом менее сложна в обслуживании, а затраты на техническое обслуживание снижаются в долгосрочной перспективе. Опять же, это особенно важно при оффшорном ветровом сельском хозяйстве из-за сложности обслуживания генераторов в море.

Недостатки прямого привода

Недостаток конструкции с прямым приводом, существующей в настоящее время, заключается в постоянных магнитах, используемых для выработки энергии.При производстве постоянных магнитов используются редкоземельные элементы. Редкоземельные элементы доступны в основном из Китая (который производит 95% запасов Земли). Это ставит международное сообщество в зависимость от Китая в его продолжающемся производстве энергии ветра с возможными последствиями, если международные отношения между Китаем и остальным миром могут ухудшиться.

Новости

Стремление к развитию возобновляемых источников энергии стимулирует инвестиции в ветроэнергетику, особенно в оффшорные ветроэлектростанции.Поскольку у конструкции с прямым приводом есть преимущества, которые особенно важны для оффшорной ветроэнергетики, возможно, неудивительно, что эта технология вызывает изрядное количество заголовков, как и электроэнергия.

Европейский Союз инвестирует в разработку ветряной турбины с прямым приводом, в которой используется сверхпроводимость для повышения эффективности. Подсчитано, что каждый генератор будет производить до 10 МВт электроэнергии в пиковых условиях, уменьшая при этом размер и вес устройства.Без использования сверхпроводящей технологии ветряные турбины с прямым приводом обычно вырабатывают от 3 до 6 МВт в пиковых условиях.

Министерство энергетики США выделило более 40 миллионов долларов на каждый из семи проектов по развитию морской ветроэнергетики. Помимо использования конструкции с прямым приводом, в этих проектах проводятся эксперименты с новыми конструкциями фундаментов для повышения безопасности и снижения затрат на строительство.

Федеральный налоговый кредит на ветроэнергетику также пережил бюджетную сделку «фискального обрыва» между Конгрессом и президентом Обамой.

Производителей

В настоящее время крупнейшими производителями ветряных турбин с прямым приводом являются General Electric и Siemens, причем в последнее время в заголовках новостей компании Siemens отмечаются инновации в конструкции, которые могут привести к увеличению доли рынка. Однако все основные производители ветряных турбин переходят на эту технологию, поскольку она, вероятно, будет предпочтительным методом для крупномасштабной ветроэнергетики , особенно в морской ветроэнергетике.

Перспективы на будущее

Технология ветряных турбин с прямым приводом обещает решить многие проблемы, связанные с морской ветроэнергетикой.Благодаря уменьшению веса генератора в сборе, повышению эффективности выработки электроэнергии и снижению затрат на техническое обслуживание в условиях, требующих обслуживания, технология прямого привода может стать ключом к тому, чтобы сделать морскую ветроэнергетику экономически конкурентоспособной по сравнению с другими формами производства электроэнергии. Поскольку ветер более устойчивый и надежный на море, чем на суше, и его также можно собирать на более низких высотах, возможность использовать морскую энергию ветра, вероятно, будет ключом к полному развитию потенциала ветровой энергии для удовлетворения мировых потребностей в энергии в будущее.

Энергия ветра – важная технология, поскольку это возобновляемый источник энергии с низким воздействием на окружающую среду. Как возобновляемый источник он не подвержен нехватке ресурсов (за возможным исключением редкоземельных элементов). Энергия ветра также не способствует глобальному потеплению, поскольку приводит к нулевым выбросам парниковых газов. Сочетание ветровой и солнечной энергии, вероятно, будет доминировать в энергетической картине будущего, поскольку ископаемое топливо становится все меньше и поскольку проблемы глобального потепления заставляют развитие энергетики отказаться от сжигания большего количества того, что от них осталось.Ветроэнергетика обещает быть менее затратной в строительстве, чем атомная энергия, которая является основным возобновляемым источником энергии, отличным от и не являющимся источником парниковой энергии , который конкурирует с возобновляемыми источниками. Он также не представляет опасности расплавления и в целом менее опасен для окружающей среды.