Hvordan fungerer vindmøller?

Lige siden landmænd over hele landet begyndte at bruge vindmøller til at pumpe vand i 1800'erne, har amerikanerne forstået fordelene ved vindkraft. 70'ernes energikriser understregede vigtigheden af ​​vindkraft som en billig, ren og vedvarende energikilde, og energipolitisk lov fra 1992 tog skridt til at øge dens udvikling. Vindmøller er ikke svære at forstå, og de bliver stadig mere effektive, kraftfulde og allestedsnærværende.

Princippet bag elproduktion i en vindmølle er grundlæggende det samme som bag vandkraft, fossilt brændsel og endda atomkraft. Hjertet af turbinen er en magnetisk induktionsspole, der genererer vekselstrøm, når en magnetiseret rotor drejer rundt eller inde i en stationær stator. I tilfælde af en vindmølle er det vinden, der leverer energien til at dreje rotoren. Den elektricitet, som generatoren producerer, kører langs transmissionslinjer for enten at blive brugt direkte af turbineejeren eller til at komme ind i et net til distribution til forsyningskunder.

Hoveddelen af ​​en vindmølle er nacelle, som huser generator samt en række køregear. Det knive er knyttet til aksel, og nacellen sidder oven på en tårn det er så højt som muligt for at lade bladene fange den maksimale mængde vind. Nacellen huser også en controller der modtager data fra en vindmåler, som måler vindhastighed, og a vinge, som måler vindretningen. Regulatoren kan starte og stoppe turbinen samt foretage justeringer for at kompensere for vindhastighed. Nacellen huser også en mekanisk bremse der låser knivene og en pitch-drev der justerer knivvinklen for at minimere løft i kraftig vind.

Når vinden blæser, styrer styreenheden nacellen mod den, og de specielt formede vinger begynder langsomt at dreje. Det er svært at tro, mens man observerer fra jorden, at en sådan langsom rotation - ca. 20 omdr./min på industrielle enheder - kan producere elektricitet, men gearene inde i nacellen øger rotationen generatorrotorakslens hastighed til mellem 1.200 og 1.800 omdr./min., hvilket er tilstrækkeligt til at generere elektricitet. Det er ikke vigtigt for bladene at rotere hurtigt - de udgør faktisk en fare for fugle og mennesker på jorden, hvis de roterer for hurtigt. Knivene er fint afbalancerede for at generere kraft, selv i let vind, og tonehøjddrevet og styreenheden bremser dem ned, når vinden er stærk.

Mindre boligvindmøller inkorporerer ofte lodret akse knivsystemer - disse omdanner vindenergi til elektricitet efter det samme princip som vandrette akseturbiner, og de kan være små nok til at montere på taget af et hus. Forbedring af klingedesign for bedre at fange vinden er en vigtig løbende udvikling for både industrielle og vandrette møller med vandret akse. Derudover producerer producenter længere vinger og højere tårne, så turbiner kan drage fordel af hurtigere vind i højere højder. De fleste vindmøller inkluderer nu vibrationsdæmpere for at reducere støj og aktiv tonehøjdekontrol for at sikre at møller kan fortsætte med at rotere sikkert og generere elektricitet selv i kraftig vind.