Turbine eoliche verticali

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Anche se oggi ci sono molti modi più avanzati per generare energia, le turbine eoliche erano usate quasi ovunque. Certo, sono ancora utilizzati oggi, ma il numero è notevolmente diminuito. Per capire come funzionano, è importante sapere che il vento è una forma di energia solare.

Descrizione generale

Le turbine eoliche funzionano utilizzando le correnti del vento. Ma perché il vento è in grado di generare elettricità? Questo fenomeno si verifica per il fatto che c'è un riscaldamento non uniforme dell'atmosfera terrestre, la struttura della superficie del pianeta è irregolare e anche perché ruota. Le turbine eoliche, o generatori eolici, sono in grado di convertire l'energia cinetica del vento in energia meccanica, che può essere successivamente utilizzata per altri compiti.

In che modo esattamente questi dispositivi generano elettricità utilizzando il vento normale? In re altà, tutto è abbastanza semplice. Il principio di funzionamento di una tale turbina è direttamente opposto al funzionamento di un ventilatore. Sotto l'influenza della forza del vento, le pale della turbina eolica girano, che, a loro volta, fanno ruotare l'albero collegato al generatore per produrre elettricità.

Tipi di turbina

Ci sono diversi tipi di diverse turbine. Gli ingegneri distinguono due categorie principali attualmente in uso. La prima categoria è orizzontale-assiale e la seconda categoria è verticale-assiale. Il primo tipo di turbina eolica ha il design più comune, che include due o tre pale. Le unità a tre pale funzionano secondo il principio "contro il vento". Gli elementi stessi sono impostati in modo da guardare il vento.

Una delle turbine più grandi al mondo è GE Wind Energy. La potenza di questo dispositivo è di 3,6 megawatt. Vale la pena notare qui che più grande è la turbina, più efficiente è. Inoltre, il rapporto vantaggio-prezzo migliora anche con la dimensione dell'aggregato.

Totali della turbina

Il primo indicatore con cui viene selezionato un dispositivo è l'alimentazione. Se prendiamo le turbine "di servizio", la loro potenza può partire da 100 kW e raggiungere diversi MW. È anche importante notare che sia le turbine eoliche verticali che orizzontali possono essere raggruppate insieme. Tali gruppi sono più comunemente indicati come parchi eolici. Lo scopo di tali siti è la fornitura all'ingrosso di elettricità all'oggetto desiderato.

Se si parla di piccole turbine singole, la cui potenza è inferiore a 100 kW, sono spesso utilizzate per fornire energia elettrica ad abitazioni private, antenne per telecomunicazioni o per fornire energia a pompe di trasferimento dell'acqua. Va notato che piccole turbine possono essere utilizzate anche in combinazione con motori diesel.generatori, batterie o pannelli solari. Tale sistema è chiamato sistema ibrido. Sono utilizzati in luoghi dove non c'è altra possibilità di collegarsi alla rete elettrica.

Vantaggi delle turbine verticali

Al momento, il tipo verticale di dispositivi è molto più utilizzato. Ciò è giustificato dal fatto che il tipo verticale presenta numerosi vantaggi rispetto a quelli orizzontali.

Sulle torri di tipo verticale, il carico agirà in modo più uniforme, il che rende più facile creare una struttura più grande in termini di dimensioni. Inoltre, per installare il rotore su questo tipo di turbina, non sono necessarie apparecchiature aggiuntive. Un importante vantaggio che aumenta l'efficienza del lavoro è che le pale delle turbine verticali possono essere attorcigliate, a forma di spirale. Questo è molto importante, perché in questo caso l'energia eolica li influenzerà sia all'ingresso che all'uscita, il che, ovviamente, aumenta l'efficienza dell'impianto.

Uno dei vantaggi più importanti delle turbine verticali è che una volta installate, non ha senso regolare l'asse in base al flusso del vento. Questo tipo di dispositivo funzionerà con un flusso di vento che soffia da entrambi i lati.

Turbina eolica Bolotov

Questa unità si distingue dagli altri dispositivi. Per il normale funzionamento della turbina non è necessario adattarla alle diverse condizioni atmosferiche. L'elemento eolico di questo design è in grado di percepire il vento da qualsiasi lato, senza alcunooperazioni di impostazione. Inoltre, questo tipo di stazione non richiede la rotazione della torre quando cambia la direzione del vento. Un altro vantaggio delle turbine eoliche verticali (VAWT - centrale eolica con albero generatore verticale) è che hanno un design speciale che consente di lavorare con flussi di vento di qualsiasi potenza. Il funzionamento anche durante i temporali è possibile. È possibile scegliere il numero di moduli di installazione. La potenza di uscita della turbina dipenderà dal loro numero. Cioè, modificando il numero di moduli, è possibile modificare la potenza dell'unità, il che è molto conveniente. Un altro vantaggio è che l'elemento di forza del vento è assemblato in modo tale da consentire la conversione ad alta efficienza dell'energia cinetica in energia meccanica.

Dimensioni della turbina eolica Biryukov e Blinov

Questo dispositivo ha un rotore a due piani con un diametro di 0,75 m L' altezza di questo elemento è di 2 m Sotto l'azione di un vento fresco, un tale rotore è stato in grado di far girare completamente il rotore di un asincrono albero con una potenza fino a 1,2 kW. La turbina potrebbe resistere a una forza del vento fino a 30 m/s senza guasti.

Vale la pena parlare del motivo per cui la turbina eolica è considerata una conquista di due scienziati. Il fatto è che negli anni '60. in URSS, lo scienziato Biryukov ha brevettato un generatore eolico a carosello con KIEV 46%. Tuttavia, poco dopo, l'ingegnere Blinov è stato in grado di utilizzare lo stesso progetto, ma con un indicatore del 58% di KIEV.

Turbinetipo iperboloide

Le turbine eoliche di tipo iperboloide erano basate sulle idee di un ingegnere come Shukhov Vladimir Grigoryevich.

Le caratteristiche di questo tipo di turbina includono il fatto che ha un'area di lavoro più ampia del flusso del vento. Se confrontiamo questo indicatore con altre categorie di dispositivi, il tipo iperboloide mostra risultati migliori del 7-8%, se contiamo dall'area spazzata. Questo indicatore è valido per quei tipi in cui l'area di lavoro del flusso del vento è vanificata. Se confrontiamo questo tipo, ad esempio, con le turbine Darrieus e Savonius, la differenza sarà del 40-45%.

Le proprietà speciali di questa categoria di unità includono anche il fatto che sono in grado di lavorare con flussi d'aria verso l' alto. È molto produttivo se si installa il generatore vicino a un lago, una palude, un pendio, ecc.

I vantaggi di tali turbine includono il fatto che la linea di contatto dello strato d'aria attivo, che lava l'iperboloide, sarà 1,6 volte più lunga di quella di un cilindro simile che ruota come un generatore eolico rotante. Naturalmente, da qui la conclusione che l'efficienza sarà maggiore della stessa quantità.

Difetti

Nonostante i numerosi vantaggi e caratteristiche di queste turbine, presentano anche alcuni svantaggi.

I fattori negativi includono il fatto che quando le pale del generatore ruotano contro le correnti del vento, questo tipo di generatore subirà perdite significative, che, a loro volta, porteranno a una diminuzione dell'efficienza del lavoro di circa la metà. La diminuzione di questo indicatore è molto evidente se confrontiamo le turbine verticali con quelle orizzontali, che non hanno tali perdite.

Un altro svantaggio è che la turbina eolica verticale deve essere molto lunga. Se lo si posiziona vicino al suolo, dove la velocità del vento è molto inferiore rispetto all' alta quota, potrebbero esserci problemi con l'avvio del rotore, che necessita di una spinta per iniziare a funzionare. Di per sé, non si avvia affatto. Ovviamente puoi installare torri speciali per alzare le lame più in alto, ma la parte inferiore del rotore sarà ancora troppo bassa.

Altri svantaggi includono il fatto che in inverno si formano ghiaccioli sulle pale delle turbine eoliche. Vale anche la pena notare la grande quantità di rumore che le turbine emettono durante il funzionamento. Alcune delle installazioni sono persino in grado di produrre infrasuoni dannosi durante il loro funzionamento. Provoca vibrazioni, che possono far tremare vetri, finestre e stoviglie.

Fatto divertente: le turbine eoliche di RimWorld sono state utilizzate come fonte di energia.