Tech-verslaafde

werking van de windturbinecomponenten.

functies van onderdelen van windturbines voor het opwekken van elektriciteit.

hier in dit artikel heb ik een overzicht gegeven van de belangrijkste windturbineonderdelen en hoe windturbines werken met deze onderdelen.

windenergie is een van de snelst groeiende energiebronnen ter wereld. Als het gaat om alternatieve schone energie uit hernieuwbare bronnen, zal windenergie in de toekomst het op één na grootste marktaandeel in handen hebben, na zonne-energie. Voordat we ingaan op de werking van de belangrijkste windturbinecomponenten om elektriciteit op te wekken, laten we eerst eens kijken naar het basisprincipe van hoe windturbines werken om energie uit de wind te benutten.

windenergie is een gratis, hernieuwbare hulpbron. Het maakt niet uit hoeveel er vandaag wordt gebruikt, er zal in de toekomst nog steeds dezelfde levering van windenergie zijn. In tegenstelling tot conventionele energiecentrales stoten windcentrales geen luchtverontreinigende stoffen of broeikasgassen uit. Hoewel de technologie een hogere initiële investering vereist dan door fossiele brandstoffen aangedreven generatoren, zijn de kosten van windmolensystemen veel concurrerender met andere opwekkingstechnologieën op basis van de “levenscycluskosten”, omdat er geen brandstof te kopen is en de exploitatiekosten minimaal zijn.

Hoe werken windturbines-het basisprincipe

de windturbines, die volgens een eenvoudig principe werken, genereren elektriciteit door gebruik te maken van de windkracht. De energie in de wind draait twee of drie propeller-achtige bladen rond een rotor (zoals op de foto hierboven). De rotor is aangesloten op de hoofdas van de turbine. Wanneer de wind op de schuine bladen van de rotor blaast, zorgt dit ervoor dat de rotor draait, waardoor de kinetische energie van de wind wordt omgezet in mechanische energie. Aangezien de rotoras via een versnellingsbak is aangesloten op een generator, wanneer de rotor draait, zo doet de generator en de generator zet de mechanische energie aan de as van de turbine in elektrische energie door middel van een elektromagnetisch veld.Laten we nu eens kijken naar de rol die de belangrijkste onderdelen van een windturbine spelen om de turbine te laten werken.

de functies van de belangrijkste windturbineonderdelen

de werking van de belangrijkste windturbineonderdelen wordt hieronder beschreven om uit te leggen hoe windturbines werken om elektriciteit te produceren:

de gondel

de gondel is de belangrijkste van alle windturbineonderdelen. Het herbergt alle onderdelen van de windturbine, waaronder de generator, versnellingsbak en remsamenstelling.

de gondel bevindt zich bovenop de toren en herbergt de lage en snelle assen, de versnellingsbak, de rem en de generator. Het huisvest ook een Controller die gegevens ontvangt van een Anemometer, die de windsnelheid meet, een vaan, die de windrichting meet, een Pitch control systeem dat de hoek van de bladen regelt, en de Gieraandrijving, die de positie van de turbine ten opzichte van de wind regelt.

de windvaan bovenop de gondel vertelt de regelaar waar de wind vandaan komt. Windrichting bepaalt het ontwerp van de turbines – of het nu tegenwind of tegenwind is. De windturbines hebben de rotor voor de gondel gericht op de wind, terwijl de windturbines de rotor achter de gondel hebben en weg van de wind staan. Het effect van de rotororiëntatie, d.w.z. tegenwind of tegenwind, heeft een overheersende invloed op de onvaste belastingen van het windturbinesysteem. Als de wind van richting verandert, volgen de gondel en de Rotor. De rotor moet altijd naar de wind gericht zijn om de wind goed op te vangen. De regelaar van de windturbine zorgt er altijd voor dat de rotor in de wind wordt omgezet. Bijna alle windturbines zijn van een upwind ontwerp.

functies van Rotor-en turbinebladen

de rotor is een van de belangrijkste onderdelen van een windturbine die kinetische energie van wind omzet in roterende mechanische energie.

de turbinebladen en de naaf vormen samen de rotor van een windturbine. De meeste turbines hebben twee of drie schroefbladen. De hub is een van de belangrijkste onderdelen van de windturbine die de bladen verbindt met de hoofdas en uiteindelijk met de rest van de aandrijflijn die het toerental mechanisch vermogen van de rotorhub naar de elektrische generator overbrengt. De rotor is aangesloten op de hoofdas van de turbine. De energie in de wind draait de turbinebladen rond de rotor, die de Generator draait en de generator zet de mechanische energie aan de as van de turbine om in elektrische energie door gebruik te maken van een elektromagnetisch veld. Zo verklaart de rol van de turbinerotor praktisch hoe een windturbine elektriciteit genereert.

functie van de turbinebladen

de turbinebladen genereren lift en weerstand als gevolg van hun verschillende vormen wanneer de wind eroverheen waait, zoals een vliegtuig.

de twee primaire aërodynamische krachten die werken in windturbinerotoren zijn lift, die loodrecht op de richting van de windstroom werkt, en weerstand, die evenwijdig aan de richting van de stroom werkt. De bladen van een windturbine zijn gevormd met een kant (achter) veel meer gebogen dan de andere kant (voor). Deze gevarieerde vorm veroorzaakt een drukverschil wanneer de lucht over de bladen beweegt. De lagedruk luchtzak aan de benedenwind kant van het blad trekt het blad naar het, waardoor de rotor te draaien, die wordt genoemd lift. De windkracht tegen de voorkant van het blad wordt drag genoemd. De kracht van de lift is eigenlijk veel sterker dan de trekkracht van de wind. Het nettoresultaat is een hefkracht loodrecht op de richting van de luchtstroom over de turbines bladen die koppel in de windturbine rotor creëert en ervoor zorgt dat het draaien als een propeller.

functies van de hoofdas

de laagsnelheidsas, de hoofdas van de turbine, heeft belangrijke functies. Het ondersteunt de rotor (naaf en de bladen) en drijft de high-speed as verbonden met het door de versnellingsbak die een van de belangrijkste onderdelen van de windturbine is. De lage toerentalas stuurt de roterende beweging van de rotor en het momentum naar de hoge toerentalas door de versnellingsbak om de generator aan te drijven.

rol van de versnellingsbak

het vermogen van de rotor van de windturbine wordt via de aandrijflijn, dat wil zeggen via de lagesnelheidsas (de hoofdas), de versnellingsbak en de hogesnelheidsas, naar de generator overgebracht. De rotor van de windturbine draait op een relatief lage snelheid. Met een versnellingsbak wordt dit langzaam draaiende, hoog koppelvermogen van de rotor omgezet in een hoog toerental, laag koppelvermogen, wat nodig is voor de generator die is aangesloten op de hoge toerentalas. De versnellingsbak verhoogt de draaisnelheid van de generator van ongeveer 15 tot 20 omwentelingen per minuut (tpm) voor een grote turbine van één megawatt tot ongeveer 1800 omwentelingen per minuut die de meeste generatoren nodig hebben om elektriciteit op te wekken.

rol van de regelaar

om de functionaliteit van een windturbine te optimaliseren, wordt een regelaar gebruikt, een van de belangrijkste onderdelen van een windturbine. De controller verhoogt de stroomproductie en beperkt de belasting op de structurele onderdelen. Het besturingssysteem bestaat uit een aantal computers die voortdurend de toestand van de windturbine controleren en statistieken van de werking van de sensoren verzamelen. De regelaar optimaliseert voortdurend de energieproductie op basis van continue meting van voornamelijk windrichting en windsnelheid. Het start de machine op bij windsnelheden van ongeveer 8 tot 16 mijl per uur (mph) en schakelt de machine uit bij ongeveer 55 mph. Turbines werken niet bij windsnelheden boven ongeveer 55 km / u omdat de harde wind de turbines kan beschadigen.

het breeksysteem

het breeksysteem is een van de belangrijke onderdelen van een windturbine. Dit systeem stopt de rotor automatisch wanneer de rotatiesnelheid het uitschakelpunt overschrijdt om mechanische of elektrische schade te voorkomen. Het primaire remsysteem voor de meeste moderne windturbines is het aerodynamische remsysteem dat de turbine in een kwestie van een paar rotaties stopt. Bovendien biedt het aerodynamische remsysteem een zeer zachte manier om de turbine te breken zonder grote stress, scheuren en slijtage op de toren en de machines.

functie van de Generator

de windturbinegenerator zet het door de rotorbladen opgewekte mechanische vermogen om in elektrische energie. De wind duwt direct tegen de bladen van de turbine, die de lineaire beweging van de wind omzet in de roterende beweging die nodig is om de generator rotor te draaien om elektriciteit te produceren met behulp van een elektromagnetisch veld.

alle windturbines hebben bepaalde kenmerken die verband houden met de windsnelheid. De generator (of alternator) zal geen uitgangsvermogen produceren totdat zijn rotatiesnelheid hoger is dan zijn cut-in windsnelheid, waarbij de kracht van de wind op de rotorbladen voldoende is om wrijving te overwinnen en de rotorbladen voldoende versnellen om de generator elektriciteit te laten genereren. Boven deze inschakelsnelheid zou het vermogen van de generator stijgen als een kubus van de windsnelheid (dat wil zeggen als de windsnelheid verdubbelt, neemt het vermogen acht keer toe) totdat het zijn maximale nominale vermogen bereikt. Als de windsnelheid blijft stijgen, stopt de windturbinegenerator automatisch op het uitschakelpunt om mechanische of elektrische schade te voorkomen.

functie van het Pitch-systeem

het Pitch-systeem in een windturbine is een gesloten-lusaandrijfsysteem dat de hoek van de turbinebladen regelt door ze zo te draaien dat de turbine de juiste hoeveelheid beschikbare windenergie gebruikt om het maximale vermogen te verkrijgen, waarbij er tegelijkertijd voor wordt gezorgd dat de turbine zijn maximale rotatiesnelheid niet overschrijdt. Dit houdt de veiligheid van de turbine in het geval van harde wind, verlies van elektrische belasting of andere schadelijke gebeurtenissen.

rol van de Windturbinetoren

windturbines worden gemonteerd op een toren om energie uit de wind op te vangen. Het hoofdlichaam van de turbine zit bovenop de toren en achter de bladen. De toren van een windturbine ondersteunt de gondel en de Rotor (de naaf met drie aangehechte bladen). De hogere torens stellen windturbines in staat om meer energie op te vangen en meer elektriciteit op te wekken, omdat de windsnelheid verder van de grond toeneemt en de wind steeds meer in een hogere atmosfeer waait.

u kunt ook dit bericht lezen: voor-en nadelen van windenergie

Veelgestelde vragen

nu de functies van de belangrijkste onderdelen van windturbines zijn uitgelegd om te laten zien hoe windturbines werken, wil ik ook enkele gerelateerde vragen behandelen die vaak door de mensen worden gesteld.

Hoe werken windturbines als het niet waait?

als de atmosfeer niet winderig is of als er te weinig wind is en de bladen langzaam bewegen, kan de windturbine geen elektriciteit produceren. Er is een ‘cut-in speed’ waarbij de turbine elektriciteit gaat produceren. Het vermogen blijft groeien naarmate de windsnelheid toeneemt.

Waarom hebben windturbines 3 bladen?

minder bladen in een turbine verminderen de weerstand. Maar turbines met twee bladen zullen trillen als ze naar de wind kijken. Het impulsmoment blijft constant in een turbine met drie bladen. Dit komt omdat wanneer één blad omhoog is, de andere twee punt in een hoek en de turbine soepel in de wind kan draaien.

hoeveel energie komt er uit wind in de Verenigde Staten?Windenergie levert ongeveer 6% van de totale elektriciteitsopwekking in de VS met een geïnstalleerde capaciteit van meer dan 80 GW, wat voldoende is om 24 miljoen woningen van stroom te voorzien.

misschien vind je het ook leuk om het gerelateerde bericht te lezen: Hoe werkt windenergie

conclusie

na het doorlopen van de functies van de belangrijkste windturbineonderdelen die hierboven zijn uiteengezet, is het hopelijk niet moeilijk te begrijpen hoe windturbines werken om energie uit de wind te gebruiken om elektriciteit op te wekken.

de werking van de belangrijkste windturbinecomponenten kan als volgt worden samengevat:

1. Wanneer de wind waait op de schuine bladen van de turbine die aan een rotor zijn bevestigd, veroorzaakt het de rotor om te draaien waardoor de kinetische energie van de wind in mechanische energie wordt omgezet;

2. De rotor is aangesloten op de hoofdas van de turbine. De rotoras wordt via een versnellingsbak met een generator verbonden. De versnellingsbak zet de draaiing bij lage toerentallen van de aandrijfas om in een draaiing bij hoge toerentallen, snel genoeg om de generator aan te drijven en de mechanische energie aan de aandrijfas van de turbine om te zetten in elektrische energie door gebruik te maken van een elektromagnetisch veld;

3. De elektrische stroom die door de generator wordt geproduceerd, stroomt door een kabel die door de binnenkant van de turbinetoren loopt;

4. Een step-up transformator zet de elektriciteit om naar een hogere spanning zodat deze naar het elektriciteitsnet kan worden verzonden;