Helt siden bønder over hele landet begynte å bruke vindturbiner til å pumpe vann på 1800-tallet, har amerikanere forstått fordelene med vindkraft. Energikrisen på 1970-tallet understreket viktigheten av vindkraft som en billig, ren og fornybar energikilde, og energipolitisk lov fra 1992 tok skritt for å øke dens utvikling. Vindturbiner er ikke vanskelig å forstå, og de blir stadig mer effektive, kraftige og allestedsnærværende.
Genererer elektrisitet ved induksjon
Prinsippet bak kraftproduksjon i en vindturbin er i utgangspunktet det samme som bak vannkraft, fossilt drivstoff og til og med kjernekraft. Hjertet av turbinen er en magnetisk induksjonsspole som genererer vekselstrøm når en magnetisert rotor snurrer rundt eller inne i en stasjonær stator. Når det gjelder en vindturbin, er det vinden som forsyner energien til å spinne rotoren. Elektrisiteten generatoren produserer går langs overføringslinjer for enten å bli brukt direkte av eieren av turbinen, eller for å komme inn i et nett for distribusjon til forsyningskunder.
Komponenter i en turbin
Hoveddelen av en vindturbin er nacelle, som huser generator samt en serie med kjøregir. De kniver er festet til aksel, og nacellen sitter på toppen av en tårn som er så høye som mulig for å la bladene fange maksimal vindmengde. Nacellen huser også en kontrolleren som mottar data fra en vindmåler, som måler vindhastighet, og a vinge, som måler vindretning. Kontrolleren kan starte og stoppe turbinen, samt foreta justeringer for å kompensere for vindhastighet. Nacellen huser også en mekanisk brems som låser bladene og en pitch drive som justerer bladvinkelen for å minimere løft i sterk vind.
Gears 'funksjon
Når det blåser, orienterer kontrolleren nacellen mot den, og de spesialformede bladene begynner sakte å rotere. Det er vanskelig å tro mens man observerer fra bakken at en så langsom rotasjon - omtrent 20 rpm på industrielle enheter - kan produsere strøm, men tannhjulene inne i nacellen øker rotasjonen hastigheten på generatorens rotoraksel til mellom 1200 og 1800 rpm, som er tilstrekkelig til å generere elektrisitet. Det er ikke viktig at bladene roterer raskt - de utgjør faktisk en fare for fugler og mennesker på bakken hvis de roterer for fort. Bladene er fint balanserte for å generere kraft selv i svake vinder, og pitch-stasjonen og kontrolleren bremser dem ned når vinden er sterk.
Evolving Designs
Mindre vindturbiner for privat bruk inneholder ofte vertikal akse bladsystemer - disse konverterer vindenergi til elektrisitet etter samme prinsipp som turbiner med horisontal akse, og de kan være små nok til å montere på taket på et hus. Forbedring av bladdesign for bedre å fange vinden er en viktig pågående utvikling for både industrielle og horisontale turbiner i bolig. I tillegg produserer produsenter lengre kniver og høyere tårn, slik at turbiner kan dra nytte av raskere vind i større høyder. De fleste turbiner inkluderer nå vibrasjonsdempere for å redusere støy og aktive stigningskontroller for å sikre at turbiner kan fortsette å rotere trygt og generere strøm selv i sterk vind.