Suradnik:Mićo
Vjetrenjače
-Kako vjetrenjače rade?
Ponekad je teško zamisliti vjetar kao fluid. Teško nam ga je predočiti upravo zbog svoje nevidljivosti.Ali zrak je fluid samo što su njegove čestice u plinskom stanju a ne u tekućem. Kad se vjetar giba velikom brzinom i njegove čestice se također gibaju tom brzinom. Gibanje uzrokuje kinetičku energiju koja može biti zarobljena pomoću turbine. U slučaju vjetro-električne turbine, lopatice turbine tj. vjetrenjače su napravljene tako da skupljaju kinetičku energiju vjetra. Kada se lopatice krenu okretati pomoću snage vjetra pokreče se vratilo koje se vodi do generatora.Generator pretvara kinetičku energiju vjetra u električnu. Najbitnija stvar oko priče s vjetrenjačama jest mogućnost pretvaranja energije vjetra u električnu.Najučestalije vjetro turbine imaju kapacitet snage od 700 KW do 1.8 MW
[[Slika:ImagesCAFRPOJH.jpg]]
Rade zajedno (farma vjerenjača) kako bi iz raspoloživog vjetra izvukli maksimum tj. proizveli što veću električnu energiju. Smještaju se dosta udaljeno jedna od druge i to u području velike snage vjetra. Farme vjetrenjača imaju kapacitet od nekoliko MW pa sve do nekoliko stotina MW. Najveća farma vjetrenjača je smještena na obali Irske. Sadržavati će 200 vjetrenjača, proizvodne snage od 520 MW i cijena joj je negdje oko 600 miliona dolara. Prilikom ugradnje vjetrenjača potrebno je izvršiti mjerenja brzine vjetra na određenim područjima, također treba paziti dali nekakve prepreke ili nešto slično smanjuju strujanje vjetra tj. umanjuje vjetropotencijale. Zbog toga je također potrebno izvršiti proračun vjetropotencijala. Zbog turbulentnog karaktera strujanja vjetra potrebno je izvršiti osrednjavanje prikupljenih podataka o brzinama vjetra u određenom vremenu klimatologije. Mjerenja brzine vjetra se najčešće vrše na visini od 10m. Višegodišnji prikupljeni podaci se najbolje aproksimiraju Weibullovom funkcijom (razdiobom) koja daje vjerojatnost pojave vjetra f(v) tijekom nekog vremenskog perioda.
Kada govorimo o vjetrenjača moramo također kazati da imamo dvije vrste vjetroturbina. Dijelimom ih na turbine s vertikalnom i horizontalnom osi. Vertikalne turbine su dosta rijetke, ali u komercijalnoj proizvodnji jest Darrieus-ova turbina koja ima oblik poput jajeta.
[[Slika:ImagesCAFISVKO.jpg]]
Kod vertikalnih turbina vratilo je spojeno na vertikalnu os, okomito na zemlju. Vertikalna vjetrenjača uvijek prati vjetar, stoga je ne treba posebno rotirati prema smjeru vjetra kada se promjene njegov smjer. Potreban joj je električni sistem za pokretanje, što pokazuje da se ne može sama gibati.
Kod horizontalnih turbina kao i što samo ime govori, vratilo je položeno horizontalno s obzirom na zemlju. Horizontalna turbina se ne može sama okretati sa promjenom smjera vjetra, već koristi yaw-adjustment mechanism. Električni kontroler čita strujanje smjera vjetra, namješta poziciju rotora kako bi se iskoristilo što više vjetra.
-Snaga vjetrenjače
Da bismo znali iznos snage koju turbine dobiva od vjetra, potrebno je poznavati brzinu vjetra na turbinu i snagu same turbine. Največe turbine proizvode maksimalnu snagu pri brzini vjetra od 15m/s. Diametar turbine je važni čimbenik u tome koliko energije turbina može proizvesti. Pri povečanju diametra rotora, povećava se i visina vjetrenjače što nam omogućuje dostizanje veće brzine vjetra.
Veličina rotora i maksimalna izlazna snaga
Diametar rotora (m) Izlazna snaga (kW)
10 25
17 100
27 225
33 300
40 500
44 600
48 750
54 2500
64 1500
80 2000
72 1000
Postoji nekoliko tipova sigirnosnih sustava za vjetrenjače, koji mogu ugasiti turbinu ako brzina vjetra ugrozi strukturu vjetrenjače. Najučestaliji jest "braking" system. Oni koriste power-control system koji koči turbinu pri velikim brzinama vjetra I ponovno je pokreče kada su uvjeti zadovoljavajući za rad turbine.
[[Slika:AV500_snaga.gif]]
-Dijelovi vjetrenjače
Najjednostavnije vjetrenjače se sastoje od tri osnovna dijela:
• ROTOR - lopatice su u principu kao jedra vjetrenjače. U svojoj najednostavnijoj formi one se ponašaju kao pregrade vjetru. Vjetar djelujući svojom silom pokreče lopatice turbine, tada se dio energije prenosi na rotor.
• VRATILO - vratilo vjetrenjače spojeno je u centar s rotorom. Kada vjetar pokreče rotor pokreče se i samo vratilo. Na ovakav način rotor prenosi mehaničku, rotacijsku energiju na vratilo, te ju ono prenosi na generator na drugom kraju.
• GENERATOR - generator je vrlo jednostavan uređaj. Ono koristi svojstva elektromagnetske indukcije za proizvodnju električne struje. Jednostavni generatori se sastoji od magneta i vodiča. Vodič je namotana žica. Unutar generatora vratilo je spojeno s grupom magneta koji okružuju namotanu žicu. U elektromagnetnoj indukciji, ako imamo vodič okružen magnetima, i jedan dio rotira u odnosu na drugi te dolazi do nastajanja napona u vodičima. Kada rotor okreče vratilo, vratilo pokreče magnete i stvara se napon u žici.
Segmenti turbine okomitog vratila ( prikazane na slici ) su slijedeći:
(1) rotor , (2) kočnice, (3) upravljački i nadzorni sustav, (4) generator, (5) zakretnik, (6)
kućište, (7) stup, (8) temelj, (9) transformator, (10) posebna oprema, (11) prijenosnik snage
-Shawn Frayne i „Vjetreni pojas“
Problem vjetrenjača je u tome da se dobivena snaga ne može dovoljno smanjiti da bi generirala električnu energiju ispod 50W, što je dovoljno za pogon manjih uređaja na električnu energiju. Zaokupljen pojavom rezonancije i njene fizikalne energijske moći koja se očitavala na Tacoma Narrows mostu u SAD-u, kada je most pod utjecajem snage vjetra oscilirajućeg gibanja počeo oscilirati. Od siline vjetra i oscilirajućeg gibanja, most se naposljetku urušio. Poučen time, izumitelj S. Frayne je pronašaonovi način generiranja električne energije iz snage vjetra. Njegov izum radi na principu tanke membrane , koja pod utjecajem snage vjetra oscilira i potiče osciliranje malih i laganih magneta smještenih na sam rub trake, koji ne smiju utjecati na osciliranje trake i koji su pričvršćeni za nju. Osciliranjem magneta na tankoj membrani između dva namotaja bakrene žice koji su pričvršćeni na kućište, preko elektromagnetne indukcije, inducira se električna struja. Time se snaga vjetra, koja više ne služi za pokretanje raznih rotacijskih tijela služi da omogući vibrirabje tanke trake na kojoj su pričvršćeni magneti. Time snagu vjetra pretvaramo u mahaničko gibanje očitovano u vibraciji trake, a s njome i magneta.