Moderni vjetroelektrani "pripremaju se" za prijem vjetra mnogo prije nego što se pojavi

U članku je opisana nova oprema koja omogućuje da se vjetroelektrani automatski prilagode protoku zraka.

Čini se da je prikupljanje energije vjetra jednostavna stvar. Zrak prolazi kroz lopatice turbine, zbog čega se okreće. Turbina pokreće generator. Generator proizvodi električnu energiju. Ali, u stvari, nije sve tako jednostavno.

Vjetroelektrani se bez greške instaliraju na području gdje oluje često bjesne. Jak vjetar može oštetiti ili čak uništiti zračne turbine ako su pod pogrešnim kutom. Treba ih fino prilagoditi tako da se snažni porivi okreću, a ne uništavaju lopatice. Takva prilagodba je uobičajena stvar u radu s turbinom.

Ovaj postupak može uvelike olakšati stvorenu tehnologiju Torben Mikkelsen i njegove kolege iz danskog Nacionalnog laboratorija održivih izvora energije Risoe DTU. Dr. Mikkelsen radi na sustavu koji omogućuje svakom generatoru da pregledava vjetar i unaprijed podešava lopatice.

Osnovna tehnologija zvana lidar (LIDAR - meteorološki infracrveni laserski lokator) poznat je od 70-ih godina. Poput radara, on šalje elektromagnetske valove, a zatim analizira one koji su se vratili, određujući od čega se bore.

Velika valna duljina radara omogućuje vam otkrivanje samo velikih predmeta. Lidar koristi svjetlosne valove. Njihova duljina je puno kraća i lako se bore s malim predmetima. Usput, ljudski vid zasnovan je na svjetlosnim valovima. Kratki valovi koji se koriste u vjetar lidar, odbiti od sitnih čestica, poput kapi vode, prašine, polena i kristala soli, čije gibanje može relativno točno odrediti brzinu vjetra.

Doktor Mikkelsen i njegovi kolege odlučili su da lidar može skenirati nadolazeći vjetar i utvrditi njegovo ponašanje prije kontakta s turbinom. Kako bi testirali svoju ideju, instalirali su lidare 120 metara vjetrenjača u Hovsoru, danski poligon za takvu tehnologiju.

Lidars je analizirao približavanje vjetra pomoću lasera koji je odašiljao infracrveno svjetlo valne duljine 1,55 mikrona. Zalutalu svjetlost uhvatio je osjetljiv uređaj koji detektira povratak čak jednog fotona (kvantno-mehaničke čestice koje čine svjetlost) s tisuća milijardi koje emitira laser.

Uređaj mjeri brzinu vjetra na visini od 40, 60, 80 i 100 metara iznad zemlje za 100-200 metara ispred turbine. Potom se prikupljeni podaci uspoređuju s mjerenjima vjetra s čašom anemometrom (koji, rotirajući na vjetru, mjeri njegovu brzinu) za kalibraciju lidara. Nakon toga, računalo koje analizira podatke iz lidara može se povezati s motorima koji podešavaju kut lopatica turbine kako bi povećali količinu proizvedene energije i smanjili mogućnost oštećenja.

Znanstvenici su uspjeli dobiti točne podatke na svim visinama u blizini turbine. No, prilikom instaliranja uređaja na zemlju, pojavio se niz problema. Usmjeravajući lasersku zraku u zrak, odozdo prema gore, analizirao je 'konus' s početnom točkom u podnožju turbine. Tako možete izračunati brzinu vjetra, ali ne možete saznati kako se mijenja u zoni od 200 metara u blizini generatora. Da bi se uzeli podaci, laserski snop lidar treba poslati iz samog središta zračne turbine.

Postavljanje lidara u središte generatora vjetra uzrokovalo je poteškoće zbog centrifugalne sile koja proizlazi iz rotacije. Za normalan rad lidara, istraživači su zamijenili tradicionalni uređaj, u kojem se greda ogledala za snop, novim razvojem s optičkim sustavom.

Prema Michael Harrisu, glasnogovorniku Natural Powera, britanskog proizvođača vjetroagregata, središte turbine pretvara se u nešto poput bubnjaste sušilice. Vjerojatnost da novi uređaj neće uspjeti je mnogo manja, jer u njemu svjetlost prolazi kroz kabel.

Drugi problem s kojim su se znanstvenici susreli prilikom instaliranja lidara je električni šum iz generatora. Osjetljivi detektor može odstupati pod utjecajem struja lutanja. Istraživači su predložili da lidar omotate zaštitnim materijalom koji uzemljuje višak energije.

Rezultat je sustav koji poboljšava proizvodnju električne energije za 5%. Možda ta brojka nije impresivna, ali za jednu turbinu kapaciteta 4 megavata ušteda je 38.000 dolara. godišnje. Ne zaboravite na povećanje radnog vijeka lopatica i samog generatora.

Vidi također: Uagregati u Rusiji: kako odabrati, instalirati i izbjeći razočaranje