Ända sedan jordbrukare över hela landet började använda vindkraftverk för att pumpa vatten på 1800-talet har amerikanerna förstått fördelarna med vindkraft. Energikriserna på 1970-talet betonade vikten av vindkraft som en billig, ren och förnybar energikälla, och energipolitiken från 1992 vidtog åtgärder för att öka dess utveckling. Vindkraftverk är inte svåra att förstå och de blir alltmer effektiva, kraftfulla och allestädes närvarande.
Generera elektricitet genom induktion
Principen bakom kraftproduktion i en vindkraftverk är i princip densamma som den bakom vattenkraft, fossilt bränsle och till och med kärnenergi. Turbinens hjärta är en magnetisk induktionsspole som genererar växelström när en magnetiserad rotor snurrar runt eller inuti en stationär stator. När det gäller vindkraftverk är det vinden som levererar energi för att snurra rotorn. Elen som genereras producerar längs överföringsledningar för att antingen användas direkt av turbinens ägare eller för att komma in i ett nät för distribution till elförsörjningskunder.
Komponenter i en turbin
En vindturbins huvuddel är gondol, som rymmer generator samt en serie drivväxlar. De knivar är kopplade till axeloch nacellen sitter ovanpå en torn så högt som möjligt för att låta knivarna fånga maximal vindmängd. Nacellen rymmer också en kontroller som tar emot data från en vindmätare, som mäter vindhastighet, och a vindflöjel, som mäter vindriktning. Regulatorn kan starta och stoppa turbinen samt göra justeringar för att kompensera för vindhastighet. Nacellen rymmer också en mekanisk broms som låser knivarna och en pitch drive som justerar bladvinkeln för att minimera lyft vid höga vindar.
Kugghjulens funktion
När vinden blåser orienterar styrenheten nacellen mot den och de speciellt formade knivarna börjar långsamt rotera. Det är svårt att tro när man observerar från marken att en så långsam rotation - cirka 20 rpm på industriella enheter - kan producera el, men kugghjulen inuti nacellen ökar rotationen generatorns rotoraxel till 1200 och 1800 varv / min, vilket är tillräckligt för att generera elektricitet. Det är inte viktigt för knivarna att rotera snabbt - de utgör faktiskt en fara för fåglar och människor på marken om de roterar för snabbt. Knivarna är fint balanserade för att generera kraft även i svaga vindar, och tonhöjdsdrivningen och styrenheten saktar ner dem när vinden är stark.
Evolving Designs
Mindre bostadsvindkraftverk innehåller ofta vertikal axel knivsystem - dessa omvandlar vindkraft till el enligt samma princip som horisontella axlar, och de kan vara tillräckligt små för att monteras på taket i ett hus. Förfining av bladdesign för att bättre fånga vinden är en viktig pågående utveckling för både industriella och bostäder horisontella axlar. Dessutom tillverkar tillverkare längre blad och högre torn så att turbiner kan dra nytta av snabbare vindar på högre höjder. De flesta turbiner inkluderar nu vibrationsdämpare för att minska buller och aktiva tonhöjdskontroller för att säkerställa att turbiner kan fortsätta att rotera säkert och generera elektricitet även i starka vindar.
