Kako delujejo vetrnice?

Odkar so kmetje po vsej državi v 19. stoletju začeli uporabljati vetrnice za črpanje vode, Američani razumejo prednosti vetrne energije. Energetska kriza v sedemdesetih letih je poudarila pomen vetrne energije kot poceni, čistega in obnovljivega vira energije, Zakon o energetski politiki iz leta 1992 pa je pospešil njen razvoj. Vetrnic ni težko razumeti in postajajo vse bolj učinkovite, močne in vseprisotne.

Načelo proizvodnje električne energije v vetrni turbini je v bistvu enako kot načelo hidroelektrarn, fosilnih goriv in celo jedrske energije. Srce turbine je magnetna indukcijska tuljava, ki ustvarja izmenični tok, ko se magnetizirani rotor vrti okoli ali znotraj stacionarnega statorja. V primeru vetrne turbine je veter tisti, ki dovaja energijo za vrtenje rotorja. Električna energija, ki jo proizvaja generator, potuje po daljnovodih, da jo lastnik turbine neposredno uporabi ali pa vstopi v omrežje za distribucijo odjemalcem.

Glavni del vetrne turbine je gondola, v katerem se nahaja generator pa tudi vrsto pogonski zobniki. The rezila so pritrjeni na gred, in gosenica se nahaja na vrhu a stolp ki je čim višji, da lahko rezila ujamejo največjo količino vetra. V gondoli je tudi a krmilnik ki prejema podatke iz anemometer, ki meri hitrost vetra, in a lopatica, ki meri smer vetra. Krmilnik lahko zažene in ustavi turbino ter prilagodi hitrost vetra. V gondoli je tudi mehanika zavora ki zaklene rezila in a smola pogon ki prilagodi kot rezila, da zmanjša dvig pri močnem vetru.

Ko zapiha veter, krmilnik usmeri gondolo proti njej in posebej oblikovana rezila se začnejo počasi vrteti. Med opazovanjem s tal je težko verjeti, da tako počasno vrtenje - približno 20 vrt / min na industrijskih enotah - lahko proizvajajo elektriko, toda zobniki znotraj gondole pospešijo vrtenje hitrost gredi rotorja generatorja na med 1.200 in 1.800 vrt / min, kar zadostuje za generiranje elektrika. Ni pomembno, da se rezila hitro vrtijo - v resnici predstavljajo nevarnost za ptice in ljudi na tleh, če se vrtijo prehitro. Rezila so fino uravnotežena, da ustvarjajo energijo tudi pri šibkem vetru, pogon in krmiljenje tona pa ju upočasni, ko je močan veter.

Manjše stanovanjske vetrnice pogosto vključujejo navpična os sistemi lopatic - ti energijo vetra pretvorijo v električno energijo po enakem principu kot turbine z vodoravno osjo in so lahko dovolj majhni, da jih lahko pritrdite na streho hiše. Izpopolnitev zasnove lopatic za boljši ulov vetra je pomemben trenutni razvoj tako za industrijske kot stanovanjske turbine z vodoravno osjo. Poleg tega proizvajalci izdelujejo daljše lopatice in višje stolpe, da lahko turbine izkoristijo hitrejše vetrove na višjih nadmorskih višinah. Večina turbin zdaj vključuje blažilnike vibracij za zmanjšanje hrupa in aktivne kontrole naklona, ​​da se turbine lahko še naprej varno vrtijo in proizvajajo električno energijo tudi ob močnem vetru.