In der Welt der erneuerbaren Energien stechen zwei wesentliche Erzeugungsformen hervor: Sonnenenergie und Windkraft. Während die Solarenergie die Sonnenstrahlung durch Sonnenkollektoren in elektrische Energie umwandelt, konzentriert sich die Windenergie auf die Nutzung der Kraft des Windes durch Windkraftanlagen. Diese Geräte sind unerlässlich, um die kinetische Energie des Windes in nutzbare elektrische Energie umzuwandeln.
Die Windräder Ihr Design ist komplex und erfordert vorherige Studien, um sicherzustellen, dass ihre Installation rentabel und effizient ist. Es gibt verschiedene Arten und Technologien von Windkraftanlagen, die sich je nach Nutzung und Stromerzeugungskapazität unterscheiden. In diesem Artikel erfahren Sie ausführlich alles rund um Windkraftanlagen.
Eigenschaften einer Windkraftanlage
Windkraftanlagen wandeln um kinetische Energie des Windes durch die Rotorblätter, die sich dank der Kraft des Windes drehen, in elektrische Energie umgewandelt. Diese Klingen können zwischen ihnen rotieren 13 und 20 Umdrehungen pro Minute (U/min), abhängig von der Windkraftanlagentechnologie und der aktuellen Windgeschwindigkeit. Auch die Materialien der Schaufeln beeinflussen die Rotationsgeschwindigkeit; Leichtere Klingen neigen dazu, sich schneller zu drehen.
Je schneller die Rotorblätter werden, desto größer ist die von der Windkraftanlage erzeugte Energiemenge, wodurch sich ihre Leistung erhöht Leistungsfähigkeit. Um das Gerät überhaupt starten zu können, ist jedoch Hilfsenergie erforderlich. Sobald es in Betrieb genommen wird, wird der Wind zum alleinigen Antrieb für die Rotation der Rotorblätter.
Einer der bemerkenswertesten Aspekte von Windkraftanlagen ist ihre Lange Nutzungsdauer, was übersteigt 25-jährige. Obwohl die Installationskosten und Anschaffungskosten hoch sein können, ermöglicht die lange Betriebszeit, dass sich die Investition amortisiert und wirtschaftliche Vorteile generiert. Da es sich außerdem um saubere Energie handelt, trägt es dazu bei Reduzierung der Schadstoffemissionen und zur Reduzierung des Einsatzes fossiler Brennstoffe.
Fortschritte in der Technologie haben nicht nur die Nutzungsdauer von Windkraftanlagen verlängert, sondern sie auch effizienter gemacht und ihre Installation an optimaleren Standorten erleichtert, um die Gewinnung von Windenergie zu maximieren.
Betrieb
Der Energieumwandlungsprozess in einer Windkraftanlage erfolgt in mehreren Phasen, von denen jede für die Umwandlung von Windenergie in Elektrizität von entscheidender Bedeutung ist:
- Automatische Ausrichtung: Die Windkraftanlage richtet sich automatisch aus, um die Windenergie optimal zu nutzen. Möglich wird dies durch die vom Flügelrad und vom Anemometer erfassten Daten, die es der Gondel ermöglichen, sich in die richtige Richtung zu drehen.
- Klingenrotation: Wenn der Wind eine Geschwindigkeit von etwa 3,5 m/s erreicht, beginnt er, die Rotorblätter zu drehen. Um die Energieerzeugung zu optimieren, beträgt die ideale Windgeschwindigkeit 11 m/s. Wenn diese Geschwindigkeit 25 m/s überschreitet, werden die Rotorblätter in die Fahnenposition gebracht, um übermäßige Spannungen zu vermeiden und das System abzubremsen.
- Multiplikation: Die Drehung des Rotors treibt eine langsame Welle an, die ihre Drehzahl mithilfe eines Multiplikators von 13 U/min auf etwa 1.500 U/min erhöht.
- Erzeugung: Die Rotationsenergie wird auf den Generator übertragen und dort in Strom umgewandelt.
- Evakuierung: Der erzeugte Strom wird durch den Turm zum Umspannwerk transportiert, wo seine Spannung erhöht wird, bevor er zur Verteilung an Verbrauchspunkte in das Stromnetz eingespeist wird.
- Überwachung: Dieser Prozess stellt sicher, dass die Windkraftanlage ordnungsgemäß funktioniert. Kritische Anlagen werden vom Umspannwerk und der Leitstelle aus permanent überwacht, wodurch mögliche Vorfälle schnell erkannt und behoben werden können.
Arten von Windkraftanlagen
Es gibt zwei Hauptkategorien von Windkraftanlagen, die nach der Rotorachse bzw. der Leistung, die sie liefern können, klassifiziert werden.
Entsprechend der Rotorachse
Vertikale Achse
Diese Art von Windkraftanlage ist omnidirektional und erfordert keine Orientierungssysteme, was die Installation und Wartung erleichtert. Darüber hinaus sind seine Komponenten wie der Generator und der Multiplikator bodenbündig, was den Aufbau vereinfacht und die Kosten senkt. Der Hauptnachteil besteht jedoch darin Sie haben eine geringere Effizienz als solche mit horizontaler Achse und erfordern externe Systeme, um die Rotation der Rotorblätter zu starten.
Horizontale Achse
Die Windkraftanlagen horizontale Achse Sie sind die häufigsten und effizientesten. Sein Design ermöglicht das Erreichen höherer Drehzahlen und erfordert daher eine geringere Drehzahlvervielfachung. Darüber hinaus können sie durch ihre Größe die Windenergie in großen Höhen besser nutzen.
Entsprechend der gelieferten Leistung
In Funktion der zugeführte Leistung, Windkraftanlagen werden in drei Klassen eingeteilt:
- Geringer Strom: Sie bieten Leistungen von bis zu 50 kW und werden in Anwendungen wie Wasserpumpen oder der Stromversorgung in abgelegenen Gebieten eingesetzt.
- Halbe Leistung: Sie liegen im Bereich von 150 kW und dienen der Einspeisung von Energie ins Netz in ländlichen oder abgelegenen Orten.
- Hohe Energie: Sie liefern Energie im kommerziellen Maßstab und ihre Produktion kann bis zu 10.000 erreichen mehrere Gigawatt.
Heutzutage werden in Windparks am häufigsten Hochleistungsgeräte eingesetzt, um effizient und wirtschaftlich Strom zu erzeugen und so zum Kampf gegen den Klimawandel beizutragen.
Der Sektor der erneuerbaren Energien entwickelt sich weiter, angetrieben von der Notwendigkeit, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren und die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern. Vor allem Windkraftanlagen haben erhebliche technologische Fortschritte gemacht, die es ihnen ermöglichen, mehr Strom zu erzeugen und eine längere Lebensdauer zu haben. Mit diesen Informationen werden Sie besser verstehen, wie Windkraftanlagen funktionieren und welche Schlüsselrolle sie in der Zukunft der sauberen Energie spielen.