Odkąd w XIX wieku rolnicy w całym kraju zaczęli używać turbin wiatrowych do pompowania wody, Amerykanie zrozumieli korzyści płynące z energii wiatrowej. Kryzysy energetyczne lat 70. podkreśliły znaczenie energetyki wiatrowej jako taniego, czystego i odnawialnego źródła energii, a ustawa Energy Policy Act z 1992 r. podjęła kroki w celu przyspieszenia jej rozwoju. Turbiny wiatrowe nie są trudne do zrozumienia i stają się coraz bardziej wydajne, potężne i wszechobecne.
Wytwarzanie energii elektrycznej przez indukcję
Zasada wytwarzania energii w turbinie wiatrowej jest zasadniczo taka sama, jak w przypadku energii hydroelektrycznej, paliw kopalnych, a nawet energii jądrowej. Sercem turbiny jest cewka indukcyjna magnetyczna, która generuje prąd przemienny, gdy namagnesowany wirnik obraca się wokół lub wewnątrz nieruchomego stojana. W przypadku turbiny wiatrowej to wiatr dostarcza energię do obracania wirnika. Wytwarzana przez generator energia elektryczna przemieszcza się wzdłuż linii przesyłowych, aby być bezpośrednio wykorzystywana przez właściciela turbiny lub trafiać do sieci w celu dystrybucji do odbiorców mediów.
Elementy turbiny
Głównym korpusem turbiny wiatrowej jest gondola, w którym mieści się generator a także seria koła zębate napędowe. ostrza są dołączone do wał, a gondola znajduje się na szczycie wieża jest tak wysoki, jak to możliwe, aby ostrza mogły złapać maksymalną ilość wiatru. W gondoli mieści się również kontroler który otrzymuje dane od wiatromierz, który mierzy prędkość wiatru, oraz a wiatrowskaz, który mierzy kierunek wiatru. Sterownik może uruchamiać i zatrzymywać turbinę, a także dokonywać regulacji w celu kompensacji prędkości wiatru. W gondoli znajduje się również mechaniczny hamulec który blokuje ostrza i napęd boisku który dostosowuje kąt ostrza, aby zminimalizować siłę nośną przy silnym wietrze.
Funkcja przekładni
Gdy wieje wiatr, kontroler ustawia gondolę w jego stronę, a specjalnie ukształtowane łopaty zaczynają się powoli obracać. Aż trudno uwierzyć, obserwując z ziemi, że tak powolna rotacja... około 20 obr/min na jednostkach przemysłowych – może wytwarzać energię elektryczną, ale koła zębate wewnątrz gondoli zwiększają obroty prędkość wału wirnika generatora od 1200 do 1800 obr/min, co jest wystarczające do wygenerowania Elektryczność. Nie jest ważne, aby ostrza szybko się obracały - w rzeczywistości stanowią zagrożenie dla ptaków i ludzi na ziemi, jeśli obracają się zbyt szybko. Łopaty są precyzyjnie wyważone, aby generować moc nawet przy słabym wietrze, a napęd i kontroler spowalniają je, gdy wiatr jest silny.
Ewoluujące projekty Design
Mniejsze mieszkalne turbiny wiatrowe często zawierają Oś pionowa systemy łopat — przekształcają energię wiatru w energię elektryczną na tej samej zasadzie, co turbiny o osi poziomej i mogą być wystarczająco małe, aby można je było zamontować na dachu domu. Udoskonalenie konstrukcji łopat w celu lepszego łapania wiatru jest ważnym, ciągłym rozwojem turbin o osi poziomej, zarówno przemysłowych, jak i mieszkaniowych. Ponadto producenci produkują dłuższe łopaty i wyższe wieże, aby turbiny mogły wykorzystać szybsze wiatry na większych wysokościach. Większość turbin jest teraz wyposażona w tłumiki drgań w celu zmniejszenia hałasu i aktywne sterowanie nachyleniem, aby zapewnić, że turbiny mogą nadal bezpiecznie się obracać i generować energię elektryczną nawet przy silnym wietrze.