КАКО ДЈЕЛУЈУ ВЈЕТРЕЊАЧЕ?

Send

Можда сте их видели док се возите кроз природу. Или сте их можда видели тек на обали, а на хоризонту су се налазили велики ножи са својим окретним сечивима. Потом сте их можда видели на нечијем крову или као део мање урбане операције. Без обзира на локацију, ветроелектране и снага ветра постају све чешћа карактеристика у савременом свету.

Велики део тога има везе са претњом климатским променама, загађењем ваздуха и жељом да се човек одузме од његове зависности од фосилних горива. А кад је реч о алтернативној и обновљивој енергији, очекује се да вјетроелектрана заузме други највећи удио на тржишту у будућности (након сунчања). Али како тачно раде ветротурбине?

Опис:

Ваздушне турбине су уређаји који кинетичку енергију ветра и промене протока ваздуха претварају у електричну. Уопште се састоје од следећих компоненти: ротора, генератора и конструкционе потпорне компоненте (која може бити у облику куле, механизма нихања ротора или обоје).

Ротор се састоји од лопатица које хватају енергију ветра и осовине, која претвара енергију ветра у ротациону енергију са малим брзинама. Генератор - који је спојен на осовину - претвара спору ротацију у високу у електричну енергију користећи низ магнета и проводника (који се обично састоји од замотане бакрене жице).

Када се магнети окрећу око бакрене жице, она производи разлику у електричном потенцијалу, стварајући напон и електричну струју. Коначно, ту је и конструкцијска компонента за подршку, која осигурава да турбина или стоји на довољно великим висинама да оптимално забележи промене притиска ветра и / или да се суочи у правцу струјања ветра.

Врсте ветротурбина:

Тренутно постоје две главне врсте ветротурбина - Вјетротурбине са хоризонталном осовином (ХАВТ) и Вјетротурбине са вертикалном осовином (ВАВТ). Као што назив говори, хоризонталне ветроелектране имају главно вратило и електрични генератор на врху куле, с лопатицама упереним у ветар. Турбина се обично поставља уздужно од свог потпорног торња, пошто вероватно иза ње долази турбуленција.

Турбине вертикалне осе (опет, као што назив говори) имају осовину главног ротора постављену вертикално. Типично су ове природе мањег карактера и не треба их усмеравати у правцу ветра да би се ротирали. На тај начин могу искористити ветар који је променљив у погледу смера.

Генерално, ветротурбине хоризонталне осе сматрају се ефикаснијим и могу произвести више снаге. Иако вертикални модел производи мање електричне енергије, може се постављати на нижим висинама и треба му мање на начин да компоненте (посебно механизам за провлачење). Вјетрењаче се такође могу подијелити у три опште групе на основу њиховог дизајна, који укључује моделе Товеред, Савониус и Дарриеус.

Модел спуштен је најконвенционалнији облик ХАВТ-а, који се састоји од куле (као што би име и навело) и низа дугачких сечива који седе испред (и паралелно са) торњем. Савонис је ВАВТ модел који се ослања на обликоване ножеве (лопате) за хватање ветра и окретање. Они су углавном ниске ефикасности, али имају корист од самопокретања. Ове врсте турбина често су дио вјетрењача на крову или су постављене на морским пловилима.

Модел Дарриеус, такође познат као "Еггбеатер" турбина, добио је име по француском проналазачу који је зачетник дизајна - Георгес Дарриеус. Овај модел ВАВТ користи низ вертикалних сечива која су паралелна са вертикалним носачем. Обично су ниске ефикасности, захтевају додатни ротор да би се започео окретати, створити велики обртни момент и поставити велики стрес на торањ. Због тога се сматрају непоузданим како дизајни иду.

Историја развоја:

Снага ветра користи се хиљадама година за покретање једра, вјетрењаче или за стварање пумпи за воду. Најранији познати примери потичу из централне Азије, где су ветрењаче коришћене у древној Перзији (Иран) датиране између 500 и 900 ЦЕ. Технологија се почела појављивати у Европи током средњег века, а постала је уобичајена карактеристика већ у 16. веку.

До 19. века, развојем електричне енергије, изграђене су прве ветроелектране способне за производњу електричне енергије. Први га је 1887. године поставио шкотски академик Јамес Блитх како би запалио своју кућу за одмор у Марикирку, Шкотска. 1888. амерички проналазач Цхарлес Ф. Брусх саградио је прву аутоматизовану ветроелектрану за напајање своје куће у Цлевеланду, Охио.

Почетком 20. века ветроелектране су почеле да постају уобичајено средство за напајање домова у удаљеним пределима (као што су газдинства). 1941. године у Вермонту је инсталирана прва ветроелектрана класе мегавата и прикључена на локалну комуналну мрежу. Године 1951., Велика Британија је инсталирала прву ветротурбину на Оркнеи, прикључену на мрежу.

До 1970-их, истраживање и развој технологије ветротурбина знатно су напредовали захваљујући ОПЕЦ кризи и протестима против нуклеарне енергије. У наредним деценијама, асоцијације и лобисти посвећени алтернативној енергији почели су се појављивати у западноевропским земљама и Сједињеним Државама. У последњој деценији КСКС века, слични напори појавили су се у Индији и Кини због растућег загађења ваздуха и све веће потражње за чистом енергијом.

Енергија ветра:

У поређењу са другим облицима обновљивих извора енергије, ветроелектрана се сматра веома поузданом и постојаном, јер је ветар доследан из године у годину и не смањује се у време највећих сати потражње. У почетку је изградња ветропаркова била скупи подухват. Али захваљујући недавним побољшањима, вјетроелектрана је започела да поставља врхунске цијене на велепродајним тржиштима енергије широм свијета и урезујући приходе и добит индустрије фосилних горива.

Према извештају који је Министарство енергетике објавило у марту 2015. године, раст ветроелектране у Сједињеним Државама могао би да доведе до још вешто квалификованих послова у многим категоријама. Документ под насловом „Визиона ветра: Ново доба за вјетроелектране у Сједињеним Државама“, у документу указује да би индустрија до 2050. могла да представља чак 35% америчке производње електричне енергије.

Поред тога, у 2014. години Глобални савет за ветроенергетску енергију и Греенпеаце Интернатионал заједно су објавили извештај под називом „Глобални изгледи енергије ветра 2014“. У овом извештају је наведено да би ветроелектрана у свету могла да обезбеди чак 25 до 30% светске електричне енергије до 2050. године. У време писања извештаја комерцијалне инсталације у више од 90 земаља имале су укупни капацитет од 318 гигавата (ГВ), обезбеђујући око 3,1% глобалне понуде.

То представља скоро шеснаест пута повећање стопе усвајања од 2000. године, када је енергија ветра износила мање од 0,2%. Други начин да се то сагледа би био рећи да се тржишни удио вјетроелектране удвостручио четири пута за мање од 15 година. То је друго место по соларној енергији, која се удвостручила седам пута у истом периоду, али и даље прати ветар у односу на њен укупни тржишни удео (око 1% до 2014).

У погледу његових недостатака, једно од досада постављених питања је утицај ветротурбина на локалну дивљину и поремећај њиховог присуства на локални пејзаж. Међутим, често се показало да ове забринутости повећавају посебне интересне групе и лобисти који желе да дискредитују вјетроелектране и друге обновљиве изворе енергије.

На пример, студија из 2009. године коју је објавила Национална лабораторија за обновљиву енергију утврдила је да изградњом ветроелектрана великих размера мање од једног хектара по мегавату трајно смета, а мање од 3,5 хектара по мегавату привремено долази до поремећаја. Иста студија закључила је да су утицаји на птице и шишмише дивље животиње релативно ниски и да исти закључци важе и за приобалне платформе.

Широм света владе и локалне заједнице желе да покрену снагу како би задовољиле своје енергетске потребе. У доба растућих цена горива, растуће забринутости због климатских промена и побољшања технологије, ово није изненађујуће. По својој тренутној стопи усвајања, вероватно ће то бити један од највећих извора енергије до средине века.

И будите сигурни да ћете уживати у овом видеу о ветрбинама, из НАСА-иног истраживачког центра Левис:

Овдје смо писали много занимљивих чланака о вјетрењачама и вјетроелектрани у часопису Спаце Магазине. Ево шта је алтернативна енергија ?, шта су фосилна горива ?, које су различите врсте обновљивих извора енергије ?, вјетроелектрана на океану (уз помоћ свемира) и може ли се свијет одвијати соларном и вјетроелектраном?

За више информација погледајте чланак Како ради ствари о историји и механици вјетроелектране и НАСА-ину страницу Зелени простор.

Астрономи Цаст такође има неке епизоде које су релевантне за тему. Ево епизоде 51: Земља и епизода 308: Климатске промене.

Извори: