Nykyaikaiset tuulivoimalat "valmistautuvat" tuulen vastaanottamiseen kauan ennen sen ilmestymistä

Artikkelissa kuvataan uusia laitteita, joiden avulla tuuligeneraattorit voivat sopeutua automaattisesti ilman virtaukseen.

Vaikuttaa siltä, ​​että tuulienergian kerääminen on yksinkertainen asia. Ilma kulkee turbiinin siipien läpi aiheuttaen sen pyörimisen. Turbiini käyttää generaattoria. Generaattori tuottaa sähköä. Mutta itse asiassa kaikki ei ole niin yksinkertaista.

Tuulengeneraattorit ilman vikoja asennetaan alueelle, jossa myrskyt usein raivoavat. Voimakas tuuli voi vahingoittaa tai jopa tuhota lentoturbiineja, jos ne ovat väärässä kulmassa. Ne tulisi hienosäätää niin, että voimakkaat puuskat pyörivät, eivät tuhoa terää. Tällainen säätö on yleinen asia turbiinilaitteiden kanssa työskennellessä.

Tämä prosessi voi huomattavasti helpottaa luodun tekniikan kehitystä Torben Mikkelsen ja hänen kollegansa Tanskan kansallisesta kestävien energialähteiden laboratoriosta Risoe DTU. Dr. Mikkelsen työskentelee järjestelmän parissa, jonka avulla jokainen generaattori voi skannata vastatuuleen ja säätää terät ennalta.

Ydinteknologiaa kutsutaan lidar (LIDAR - meteorologinen infrapunalaser-paikannin) on ollut tiedossa 70-luvulta lähtien. Tutkan tavoin se lähettää sähkömagneettisia aaltoja ja analysoi sitten palautetut määrittäen, mistä he taistelevat.

Tutkan suuri aallonpituus antaa sinun havaita vain suuret esineet. Lidar käyttää valoaaltoja. Niiden pituus on paljon lyhyempi ja ne taistelevat helposti pienistä esineistä. Ihmisen visio muuten perustuu valon aaltoihin. Sisällä käytetyt lyhyet aallot tuuli lidar, lyö pois pienistä hiukkasista, kuten vesipisaroista, pölystä, siitepölystä ja suolakiteistä, joiden liike voi suhteellisen tarkasti määrittää tuulen nopeuden.

Dr. Mikkelsen ja hänen kollegansa päättivät, että päällikkö voi skannata lähestyvän tuulen ja määrittää sen käyttäytymisen ennen kosketusta turbiiniin. Idean testaamiseksi he asensivat liidit 120 metrin tuuliturbiinit Hovsorissa, tanskalainen koulutuskenttä tällaiselle tekniikalle.

Lidars analysoi lähestyvää tuulta laserilla, joka säteili infrapunavaloa aallonpituudella 1,55 mikronia. Hajavalo kaapattiin herkällä laitteella, joka havaitsee yhdenkin fotonin (valoa muodostavan kvanttimekaanisen hiukkasen) paluun tuhansista miljardeista laserin vapauttamista.

Laite mittaa tuulen nopeutta 40, 60, 80 ja 100 metrin korkeudessa maanpinnasta 100-200 metrin korkeudella turbiinin edessä. Sitten kerättyjä tietoja verrataan tuulen mittauksiin kuppianemometrillä (joka pyörii tuulessa mittaa nopeutta) kalibroidaksesi liidun. Sen jälkeen tietokone, joka analysoi leidarin tietoja, voidaan kytkeä moottoreihin, jotka säätävät turbiinin siipien kulmaa lisäämään tuotetun energian määrää ja vähentämään vaurioiden mahdollisuutta.

Tutkijat pystyivät saamaan tarkkoja tietoja kaikista korkeuksista turbiinin lähellä. Mutta kun laitetta asennettiin maahan, esiintyi useita ongelmia. Suuntaamalla lasersäteen ilmaan, alhaalta ylöspäin, hän analysoi ”kartion” lähtökohdan ollessa turbiinin pohjassa. Joten voit laskea tuulen nopeuden, mutta et voi selvittää kuinka se muuttuu 200 metrin vyöhykkeellä lähellä generaattoria. Tietojen ottamiseksi lidar-lasersäde tulisi lähettää itse turbiinin keskustasta.

Lidarin asentaminen tuuligeneraattorin keskelle aiheutti vaikeuksia pyörimisestä johtuvan keskipakoisvoiman takia. Lidarin normaalin toiminnan kannalta tutkijat korvasivat perinteisen laitteen, jossa sädettä ohjataan palkin peileillä, uusi kehitys kuituoptisella järjestelmällä.

Ison-Britannian tuulivoimaloiden kehittäjän Natural Powerin tiedottajan Michael Harrisin mukaan turbiinin keskipiste on muuttumassa rumpukuivaimeksi. Uuden laitteen epäonnistumisen todennäköisyys on paljon pienempi, koska siinä valo kulkee kaapelin läpi.

Toinen ongelma, johon tutkijat kohtasivat liidia asennettaessa, on generaattorin aiheuttama sähkömelu. Herkkä ilmaisin voi poiketa hajavirtojen vaikutuksesta. Tutkijat ovat ehdottaneet, että käärimään leijaari suojamateriaaliin, joka maadoittaa ylimääräisen energian.

Tuloksena on järjestelmä, joka parantaa sähköntuotantoa 5%. Ehkä luku ei ole vaikuttava, mutta yhden turbiinin, jonka kapasiteetti on 4 megawattia, säästöt ovat 38 000 dollaria. vuodessa. Älä unohda terien ja itse generaattorin käyttöiän pidentämistä.

Katso myös: Insähköntuottajat Venäjällä: kuinka valita, asentaa ja välttää pettymyksiä