Moderna vindgeneratorer "förbereder" sig för mottagning av vind långt innan det dyker upp

Artikeln beskriver ny utrustning som gör det möjligt för vindgeneratorer att automatiskt anpassa sig till luftflödet.

Det verkar som att samla vindkraft är en enkel fråga. Luft passerar genom turbinbladen och får den att rotera. Turbinen driver generatorn. En generator producerar el. Men faktiskt är inte allt så enkelt.

Vindgeneratorer utan fel installeras i området där stormar ofta rasar. En stark vind kan skada eller till och med förstöra luftturbiner om de är i fel vinkel. De bör finjusteras så att kraftfulla vindar roterar och inte förstör bladen. En sådan justering är vanligt vid arbete med turbinutrustning.

Denna process kan i hög grad underlätta den skapade tekniken Torben Mikkelsen och hans kollegor från danska nationella laboratoriet för hållbara energikällor Risoe DTU. Dr. Mikkelsen arbetar med ett system som gör att varje generator kan skanna upp vind och förinställa bladen.

Kärnteknik kallas lidar (LIDAR - den meteorologiska infraröda laserlokalen) har varit känd sedan 70-talet. Liksom radaren sänder den elektromagnetiska vågor och analyserar sedan de som har återvänt och bestämmer vad de kämpar mot.

Med den stora våglängden på radaren kan du bara upptäcka stora föremål. Lidaren använder ljusvågor. Deras längd är mycket kortare och de kämpar lätt mot små föremål. Förresten, människans syn bygger på ljusvågor. Korta vågor som används i vind lidar, slå av från små partiklar, såsom vattendroppar, damm, pollen och saltkristaller, vars rörelse kan relativt noggrant bestämma vindhastigheten.

Dr. Mikkelsen och hans kollegor beslutade att lidaren kunde skanna den förestående vinden och bestämma dess beteende innan kontakt med turbinen. För att testa sin idé installerade de lockar på 120 meter vindkraftverk i Hovsor, en dansk träningsplats för denna typ av teknik.

Lidarer analyserade den närmande vinden med hjälp av en laser som sände ut infrarött ljus med en våglängd på 1,55 mikron. Stråligt ljus fångades av en känslig enhet som upptäcker att en enda foton (den kvantmekaniska partikeln som utgör ljuset) återkommer från tusentals miljarder som släpps ut av lasern.

Enheten mäter vindens hastighet i en höjd av 40, 60, 80 och 100 meter över marken i 100-200 meter framför turbinen. Sedan jämförs de insamlade data med vindmätningar med en koppanemometer (som, roterar i vinden, mäter hastigheten) för att kalibrera lidaren. Därefter kan en dator som analyserar information från lidaren anslutas till motorer som justerar vinkeln på turbinbladen för att öka mängden producerad energi och minska risken för skador.

Forskare kunde få korrekt information i alla höjder nära turbinen. Men när du installerar enheten på marken uppstod ett antal problem. Genom att rikta laserstrålen i luften, från botten och upp, analyserade han 'konen' med utgångspunkten vid botten av turbinen. Så du kan beräkna vindhastigheten, men du kan inte ta reda på hur den förändras i en 200-meterszon nära generatorn. För att ta data bör lidarlaserstrålen skickas från själva luftturbinen.

Installation av en lidar i mitten av vindgeneratorn orsakade svårigheter på grund av centrifugalkraften som uppstod från rotationen. För normal drift av lidaren ersatte forskarna den traditionella anordningen, där strålen styrs av speglar för strålen, en ny utveckling med ett fiberoptiskt system.

Enligt Michael Harris, en talesman för Natural Power, en brittisk baserad vindkraftverkutvecklare, förvandlas mitten av turbinen till något som en trumtork. Sannolikheten för att den nya enheten kommer att misslyckas är mycket mindre eftersom ljuset passerar genom kabeln.

Ett annat problem som forskare stötte på vid installationen av lidaren är elektriskt brus från generatoren. En känslig detektor kan avvika under påverkan av strömmar. Forskare har föreslagit att linda in i ett skyddande material som markerar överskott av energi.

Resultatet är ett system som förbättrar elproduktionen med 5%. Kanske är siffran inte imponerande, men för en turbin med en kapacitet på 4 megawatt är besparingarna 38 000 dollar. per år. Glöm inte att öka livslängden på knivarna och själva generatoren.

Se även: Inkraftgeneratorer i Ryssland: hur man väljer, installerar och undviker besvikelse