De când fermierii din toată țara au început să folosească turbine eoliene pentru a pompa apa în anii 1800, americanii au înțeles beneficiile energiei eoliene. Crizele energetice din anii '70 au subliniat importanța energiei eoliene ca sursă ieftină, curată și regenerabilă de energie, iar Legea privind politica energetică din 1992 a luat măsuri pentru a stimula dezvoltarea acesteia. Turbinele eoliene nu sunt greu de înțeles și devin din ce în ce mai eficiente, puternice și omniprezente.
Generarea de energie electrică prin inducție
Principiul din spatele generării de energie într-o turbină eoliană este practic același cu cel din spatele energiei hidroelectrice, a combustibililor fosili și chiar a energiei nucleare. Inima turbinei este o bobină de inducție magnetică care generează curent alternativ pe măsură ce un rotor magnetizat se rotește în jurul sau în interiorul unui stator staționar. În cazul unei turbine eoliene, vântul este cel care furnizează energia pentru a roti rotorul. Electricitatea generată de generator se deplasează de-a lungul liniilor de transport pentru a fi folosită direct de către proprietarul turbinei sau pentru a intra într-o rețea pentru distribuție către clienții de utilități.
Componentele unei turbine
Corpul principal al unei turbine eoliene este nacela, care adăpostește generator precum și o serie de conduceți unelte. lame sunt atașate de arbore, iar nacela stă deasupra unei turn care este cât mai înalt posibil pentru a permite lamelor să prindă cantitatea maximă de vânt. Nacela găzduiește și o controlor care primește date de la un anemometru, care măsoară viteza vântului și a paletă, care măsoară direcția vântului. Controlerul poate porni și opri turbina, precum și poate face ajustări pentru a compensa viteza vântului. Nacila găzduiește, de asemenea, un mecanic frână care blochează lamele și a pitch drive care reglează unghiul lamei pentru a minimiza ridicarea la vânturi puternice.
Funcția uneltelor
Când bate vântul, controlerul orientează nacela pentru a se îndrepta spre ea, iar lamele special formate încep să se rotească încet. Este greu de crezut observând de la sol că o rotație atât de lentă - aproximativ 20 rpm pe unitățile industriale - pot produce electricitate, dar angrenajele din interiorul nacelei măresc rotația viteza arborelui rotorului generatorului între 1.200 și 1.800 rpm, care este suficientă pentru a genera electricitate. Nu este important ca lamele să se rotească rapid - de fapt, acestea reprezintă un pericol pentru păsări și pentru oamenii de pe sol dacă se rotesc prea repede. Lamele sunt bine echilibrate pentru a genera energie chiar și în vânturi ușoare, iar unitatea de pitch și controlerul le încetinesc atunci când vântul este puternic.
Modele în evoluție
Turbinele eoliene rezidențiale mai mici includ adesea axa verticala sistemele cu lame - acestea transformă energia eoliană în electricitate prin același principiu ca și turbinele cu axă orizontală și pot fi suficient de mici pentru a fi montate pe acoperișul unei case. Rafinarea designului lamelor pentru a prinde mai bine vântul este o dezvoltare importantă continuă atât pentru turbinele industriale, cât și pentru cele rezidențiale cu ax orizontal. În plus, producătorii produc lame mai lungi și turnuri mai înalte, astfel încât turbinele să poată profita de vânturile mai rapide la altitudini mai mari. Majoritatea turbinelor includ acum amortizoare de vibrații pentru a reduce zgomotul și controlul activ al pasului pentru a se asigura că turbinele pot continua să se rotească în siguranță și să genereze electricitate chiar și în cazul vânturilor puternice.