Wie wird Wind in Strom umgewandelt? Der direkte Vorläufer des Stroms Windräder sind die alten Windmühlen, die auch heute noch für verschiedene Aufgaben verwendet werden, beispielsweise zur Wassergewinnung oder zum Mahlen von Getreide. A Windmühle Es handelt sich um eine Maschine mit an einer gemeinsamen Welle befestigten Flügeln oder Flügeln, die sich zu drehen beginnt, wenn der Wind weht.
Diese rotierende Welle ist mit verschiedenen Arten von Maschinen verbunden, beispielsweise mit denen, die zum Mahlen von Getreide, zum Pumpen von Wasser usw. verwendet werden Elektrizität generieren.
Um Strom zu erzeugen, aktiviert die Bewegung der Rotorblätter einen elektrischen Generator, der den Strom umwandelt mechanische Energie der Rotation in elektrische leistung. Bei diesem Generator kann es sich um einen Wechselstromgenerator oder einen Dynamo handeln. Der erzeugte Strom kann in Batterien gespeichert oder zur Verteilung direkt ins Netz eingespeist werden. Was wirklich komplex ist, ist nicht der Betrieb selbst, sondern die dafür notwendige Forschung und Entwicklung Windräder effizienter.
Arten von Windkraftanlagen
Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Windräder: diejenigen horizontale Achse und die von vertikale Achse. Die von horizontale Achse sind heute am häufigsten, während diejenigen von vertikale Achse Sie sind seltener, obwohl sie in bestimmten Situationen gewisse Vorteile haben.
Die Windräder de vertikale Achse Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie kein Windorientierungssystem benötigen. Darüber hinaus kann der Stromgenerator auf dem Boden platziert werden, was die Wartung erleichtert. Allerdings sein Die Energieerzeugung ist geringerund erfordern zusätzliche Motoren, um den Betrieb aufzunehmen.
Ferner die Windkraftanlagen mit horizontaler Achse Sie bieten eine größere Vielseitigkeit, da sie in kleinen Anwendungen wie isolierten Anlagen oder in großen Windparks eingesetzt werden können.
Innerhalb der Typen vertikaler Windkraftanlagen finden wir drei Hauptvarianten:
- Savonius: Es handelt sich um Windkraftanlagen mit geringem Wirkungsgrad, die aber sehr einfach aufgebaut sind.
- Giromill: Sie bieten einen höheren Wirkungsgrad als der Savonius-Typ, erfordern jedoch höhere Windgeschwindigkeiten.
- Darrieus: Dieser Typ zeichnet sich durch seine Flügelform aus und ist der Typ mit der höchsten Leistung unter denen mit vertikaler Achse.
Nachteile von Windkraftanlagen
Eines der häufigsten Probleme von Windräder Es ist seine enorme Größe, die Vibrationen und Lärm verursacht. Aus diesem Grund werden sie meist in Gebieten fernab von bewohnten Gebieten installiert. Ein aktueller Trend ist jedoch die Entwicklung von kleinere Turbinen o still die in städtischen Gebieten liegen können.
Eine weitere Herausforderung im Bereich Windkraft ist Windvariabilität. Die Windräder Sie sind so konzipiert, dass sie innerhalb verschiedener Windgeschwindigkeiten optimal funktionieren. Dies bedeutet, dass eine Mindestgeschwindigkeit erforderlich ist, damit sich die Klingen bewegen, und dass es wiederum eine Höchstgeschwindigkeit gibt, um Schäden am Mechanismus zu vermeiden.
Im Allgemeinen werden Windkraftanlagen mit betrieben Windgeschwindigkeiten zwischen 3 und 24 Metern pro Sekunde. Ist der Wind schwächer, wird nicht genügend Strom erzeugt, ist er zu stark, müssen die Turbinen abgeschaltet werden, um Schäden zu vermeiden, den sogenannten Wind Schneidgeschwindigkeit.
Aufbau einer Windkraftanlage oder Windkraftanlage
Die Windräder horizontale Achse, oder Windkraftanlagen mit horizontaler Achse (TEEH)bestehen aus mehreren Schlüsselsegmenten:
- Turm und Fundament: Die Fundamente können je nach gewünschter Stabilität flach oder tief sein. Der Turm wiederum hat verschiedene Typen:
- Stahlrohr: Am häufigsten kommen sie in Windparks vor.
- aus Beton: Sie werden vor Ort gebaut und ermöglichen die Berechnung der genauen Höhe, um die Effizienz zu maximieren.
- Gitterstrukturen: Sie verwenden Stahlprofile, die in großen modernen Windkraftanlagen weniger verbreitet sind.
- Rotor: Es ist der Teil, der die Klingen hält. Seine Funktion besteht darin, die Energie des Windes zu nutzen, indem er sie in Rotationsbewegung umwandelt.
- Gondel: Oft als „Kopf“ der Windkraftanlage bezeichnet, beherbergt es die gesamte Maschinerie, einschließlich Generator, Getriebe und Bremsen.
- Generator: Wandelt mechanische Energie in Elektrizität um. In modernen Windkraftanlagen werden doppelt gespeiste Asynchrongeneratoren oder Synchrongeneratoren eingesetzt.
- Multiplikatorbox: Diese Komponente koppelt die niedrige Drehzahl des Rotors mit den hohen Drehzahlen, die der Generator benötigt, um effizient Strom zu erzeugen. Vervielfacht die Umdrehungen pro Minute (U/min) des Rotors von 18–50 U/min auf etwa 1.750 U/min.
- Bremsen: Mechanische Bremsen stoppen die Windkraftanlage sicher, wenn der Wind zu stark ist oder Wartungsarbeiten erforderlich sind.
Elektrische Ausrüstung einer Windkraftanlage
Die Windräder umfassen a Fütterungssystem das die erzeugte Energie an das Stromnetz anschließt. Darüber hinaus haben sie zahlreiche Sensoren die Variablen wie Windgeschwindigkeit und -richtung sowie die Temperatur im Inneren der Gondel überwachen. All diese Daten ermöglichen eine effiziente Steuerung der Windkraftanlage und optimieren ihre Leistung.
Zusätzlich zu den Sensoren ist die moderne Windkraftanlagen Sie sind mit Mechanismen ausgestattet, mit denen die Neigung der Rotorblätter angepasst werden kann, um die Winderfassung je nach Intensität zu optimieren.
Mit der Erweiterung der WindparksSowohl auf dem Land als auch auf dem Meer ist die Nutzung des Windes zu einem der wichtigsten geworden Erneuerbare Energien wettbewerbsfähiger und sauberer, was erheblich zur Reduzierung der CO2-Emissionen beiträgt.
Die Windenergie entwickelt sich ständig weiter, sowohl bei der Verbesserung des Designs von Windkraftanlagen als auch bei der Optimierung ihrer Leistung unter verschiedenen klimatischen Bedingungen.
Windkraftanlagen spielen eine entscheidende Rolle beim Übergang zu einem nachhaltigeren Energiesystem und nutzen eine unerschöpfliche Quelle wie den Wind.