Wtorek, 19 wrzesień 2017
  • Polski
  • Angielski


Turbina wiatrowa - jak to działa?

 

Typowa turbina wiatrowa składa się z następujących elementów:

 

  • wieża, czyli element nośny turbiny. Wyższe wieże umożliwiają produkcję większej ilości energiielektrycznej, ponieważ siła wiatru wzrasta wraz z wysokością;
  • generator - element wytwarzający prąd elektryczny;
  • łopaty turbiny - większość turbin ma trzy profilowane łopatki. Wiatr napierając na nie tworzy na powierzchni łopatek różnice ciśnień, co powoduje ich ruch, który z kolei przekłada się na ruch obrotowy wału;
  • skrzynia biegów - łączy wolnoobrotowy wał (podłączony bezpośrednio do łopatek turbiny) do wału szybkoobrotowego (podłączony do generatora);
  • wiatromierz - mierzy szybkość wiatru i transmituje informacje do kontrolera;
  • kontroler - urządzenie, które uruchamia turbinę, kiedy wiatr wieje z prędkością minimalną ok. 3-4 m/s, a wyłącza ją, gdy szybkość wiatru przekroczy 25 m/s;
  • hamulec;
  • urządzenie odpowiadające za optymalne ułożenie łopatek w stosunku do kierunku wiatru.

 

Szczegółowa budowa turbiny wiatrowej

 

Elektrownia wiatrowa:
1) sterownik piasty 2) cylinder systemu sterowania łopatami 3) oś główna 4) chłodnica oleju 5) skrzynia przekładniowa 6) sterownik VIP z konwerterem 7) hamulec postojowy 8) dźwig serwisowy 9) transformator 10) piasta wirnika 11) łożysko łopaty 12) łopata 13) układ blokowania wirnika 14) układ hydrauliczny 15) tarcza hydraulicznego układu hamowania wirnika 16) pierścień układu kierunkowania 17) rama 18) koła zębate układu kierunkowania 19) generator 20) chłodnica generatora.

Źródło: Vestas

 

Nowoczesne turbiny wiatrowe produkują energię elektryczną, przekształcając energię kinetyczną wiatru w energię mechaniczną. Siła wiatru obraca łopatki wirnika turbiny, wprowadzając w ruch wał główny, zakończony generatorem napędzającym prądnicę. Łopaty wiatraka zmieniają energię kinetyczną poruszającego się powietrza w energię mechaniczną wirnika. Następnie, prądnica turbiny zamienia energię mechaniczną w elektryczną wykorzystując zjawisko indukcji magnetycznej. Gondola musi mieć możliwość obracania się o 360 stopni, aby zawsze można ustawić ją pod wiatr. W związku z tym na szczycie wieży zainstalowany jest silnik, który poprzez przekładnię zębatą może ją obracać.

 


Turbiny wiatrowe projektowane są tak, by działały prawidłowo w dość szerokim zakresie prędkości wiatru.

 

Typowe wartości, charakteryzujące jej pracę to:

  • prędkość wiatru graniczna dolna, przy której turbina może być załączona do sieci i zaczyna pracować, ok. 3 m/s,
  • prędkość wiatru optymalna/znamionowa, przy której uzyskuje się maksymalny poziom energii ok. 12–13 m/s,
  • prędkość wiatru graniczna górna - ok. 25m/s – w przypadku jej wystąpienia łopaty wiatraka są automatycznie ustawiane w pozycji bezpiecznej, turbina jest odłączana od sieci energetycznej, a specjalny system hamulców zatrzymuje turbinę i utrzymuje wirnik w pozycji nieruchomej.