Από τότε που οι αγρότες σε όλη τη χώρα άρχισαν να χρησιμοποιούν ανεμογεννήτριες για να αντλούν νερό το 1800, οι Αμερικανοί έχουν κατανοήσει τα οφέλη της αιολικής ενέργειας. Οι ενεργειακές κρίσεις της δεκαετίας του 1970 υπογράμμισαν τη σημασία της αιολικής ενέργειας ως φθηνή, καθαρή και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας και ο νόμος για την ενεργειακή πολιτική του 1992 έλαβε μέτρα για να ενισχύσει την ανάπτυξή του. Οι ανεμογεννήτριες δεν είναι δύσκολο να κατανοηθούν και γίνονται όλο και πιο αποτελεσματικές, ισχυρές και πανταχού παρούσες.
Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με επαγωγή
Η αρχή πίσω από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε μια ανεμογεννήτρια είναι βασικά η ίδια με εκείνη των υδροηλεκτρικών, ορυκτών καυσίμων και ακόμη και της πυρηνικής ενέργειας. Η καρδιά του στροβίλου είναι ένα μαγνητικό πηνίο επαγωγής που παράγει εναλλασσόμενο ρεύμα καθώς ένας μαγνητισμένος ρότορας περιστρέφεται γύρω ή μέσα σε ένα στάσιμο στάτορα. Στην περίπτωση μιας ανεμογεννήτριας, είναι ο άνεμος που τροφοδοτεί την ενέργεια για την περιστροφή του ρότορα. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγει η γεννήτρια ταξιδεύει κατά μήκος γραμμών μεταφοράς είτε για να χρησιμοποιηθεί απευθείας από τον ιδιοκτήτη του στροβίλου, είτε για να εισέλθει σε δίκτυο για διανομή σε πελάτες κοινής ωφέλειας.
Συστατικά ενός στροβίλου
Το κύριο σώμα μιας ανεμογεννήτριας είναι το θάλαμος αεροπλάνου, το οποίο στεγάζει το γεννήτρια καθώς και μια σειρά από οδοντωτά γρανάζια. ο λεπίδες επισυνάπτονται στο άξονας, και το nacelle κάθεται πάνω στο a πύργος που είναι όσο το δυνατόν ψηλότερο για να επιτρέψει στις λεπίδες να πιάνουν τη μέγιστη ποσότητα ανέμου. Το nacelle στεγάζει επίσης ένα ελεγκτής που λαμβάνει δεδομένα από ένα ανεμόμετρο, που μετρά την ταχύτητα του ανέμου, και a ανεμοδείκτης, που μετρά την κατεύθυνση του ανέμου. Ο ελεγκτής μπορεί να ξεκινήσει και να σταματήσει την τουρμπίνα καθώς και να κάνει προσαρμογές για να αντισταθμίσει την ταχύτητα του ανέμου. Το nacelle στεγάζει επίσης ένα μηχανικό φρένο που κλειδώνει τις λεπίδες και a κίνηση βήματος που ρυθμίζει τη γωνία λεπίδας για να ελαχιστοποιεί την ανύψωση σε υψηλούς ανέμους.
Η λειτουργία των εργαλείων
Όταν φυσάει ο άνεμος, ο ελεγκτής προσανατολίζει το νάτριο για να το αντιμετωπίσει και οι ειδικά διαμορφωμένες λεπίδες αρχίζουν να περιστρέφονται αργά. Είναι δύσκολο να πιστέψουμε ενώ παρατηρούμε από το έδαφος ότι τόσο αργή περιστροφή - περίπου 20 σ.α.λ. σε βιομηχανικές μονάδες - μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια, αλλά τα γρανάζια στο εσωτερικό του ραβδιού αυξάνουν την περιστροφή ταχύτητα του άξονα του ρότορα γεννήτριας μεταξύ 1.200 και 1.800 σ.α.λ., η οποία είναι αρκετή για την παραγωγή ηλεκτρική ενέργεια. Δεν είναι σημαντικό για τις λεπίδες να περιστρέφονται γρήγορα - στην πραγματικότητα, αποτελούν κίνδυνο για τα πουλιά και τους ανθρώπους στο έδαφος εάν περιστρέφονται πολύ γρήγορα. Οι λεπίδες είναι εξαιρετικά ισορροπημένες για να παράγουν ισχύ ακόμη και σε ελαφρούς ανέμους, και η κίνηση και ο ελεγκτής βήματος τους επιβραδύνουν όταν ο άνεμος είναι δυνατός.
Εξελιγμένα σχέδια
Συχνά ενσωματώνονται μικρότερες ανεμογεννήτριες κατοικιών κάθετος άξονας συστήματα λεπίδων - αυτά μετατρέπουν την αιολική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια με την ίδια αρχή με τους στροβίλους οριζόντιου άξονα και μπορούν να είναι αρκετά μικρά για να τοποθετηθούν στην οροφή ενός σπιτιού. Η βελτίωση του σχεδιασμού των λεπίδων για καλύτερη πρόσφυση του ανέμου είναι μια σημαντική συνεχής εξέλιξη τόσο για βιομηχανικές όσο και για οικιακές τουρμπίνες οριζόντιου άξονα. Επιπλέον, οι κατασκευαστές παράγουν μεγαλύτερες λεπίδες και υψηλότερους πύργους, ώστε οι στρόβιλοι μπορούν να επωφεληθούν από ταχύτερους ανέμους σε μεγαλύτερα υψόμετρα. Οι περισσότεροι στρόβιλοι περιλαμβάνουν τώρα αποσβεστήρες κραδασμών για τη μείωση του θορύβου και τους ενεργούς ελέγχους βήματος για να διασφαλιστεί ότι οι στρόβιλοι μπορούν να συνεχίσουν να περιστρέφονται με ασφάλεια και να παράγουν ηλεκτρισμό ακόμη και σε υψηλούς ανέμους.