Mūsdienu vēja ģeneratori "gatavojas" vēja uztveršanai ilgi pirms tā parādīšanās

Rakstā aprakstīts jauns aprīkojums, kas ļauj vēja ģeneratoriem automātiski pielāgoties gaisa plūsmai.

Šķiet, ka vēja enerģijas savākšana ir vienkāršs jautājums. Gaiss iet caur turbīnas lāpstiņām, izraisot tā pagriešanos. Turbīna vada ģeneratoru. Ģenerators ražo elektrību. Bet patiesībā ne viss ir tik vienkārši.

Vietā, kur bieži plosās vētras, ir uzstādīti vēja ģeneratori bez atteicēm. Spēcīgs vējš var sabojāt vai pat iznīcināt gaisa turbīnas, ja tās atrodas nepareizā leņķī. Viņiem jābūt precīzi noregulētiem, lai spēcīgas brāzmas grieztos, nevis iznīcinātu asmeņus. Šāda pielāgošana ir ierasta lieta darbā ar turbīnu aprīkojumu.

Šis process var ievērojami atvieglot izveidoto tehnoloģiju Torbens Mikkelsens un viņa kolēģi no Dānijas Nacionālās ilgtspējīgu enerģijas avotu laboratorijas Risoe DTU. Dr Mikkelsen strādā pie sistēmas, kas ļauj katram ģeneratoram skenēt pretvēja virzienā un iepriekš pielāgot asmeņus.

Saukta pamata tehnoloģija lidars (LIDAR - meteoroloģiskais infrasarkano lāzera lokators) ir zināms kopš 70. gadiem. Tāpat kā radars, tas sūta elektromagnētiskos viļņus un pēc tam analizē tos, kas ir atgriezušies, nosakot, no kā viņi cīnās.

Radara lielais viļņa garums ļauj noteikt tikai lielus objektus. Lidars izmanto gaismas viļņus. To garums ir daudz īsāks, un tie viegli cīnās ar maziem priekšmetiem. Starp citu, cilvēka redze balstās uz gaismas viļņiem. Īsie viļņi, kas izmantoti vēja lidars, izsitiet no mazām daļiņām, piemēram, ūdens pilieniem, putekļiem, ziedputekšņiem un sāls kristāliem, kuru kustība var samērā precīzi noteikt vēja ātrumu.

Dr Mikkelsen un viņa kolēģi nolēma, ka lidars varētu noskaidrot gaidāmo vēju un noteikt tā izturēšanos pirms saskares ar turbīnu. Lai pārbaudītu viņu ideju, viņi uzstādīja lidarus 120 metru vēja turbīnas Hovsorā, Dānijas apmācības vieta šāda veida tehnoloģijām.

Lidars analizēja tuvojošos vēju, izmantojot lāzeru, kas izstaroja infrasarkano gaismu ar viļņa garumu 1,55 mikroni. Klīst gaisma tika uztverta ar jutīgu ierīci, kas uztver pat viena fotona (kvantu-mehāniskās daļiņas, kas veido gaismu) atgriešanos no tūkstošiem miljardu, ko izstaro lāzers.

Ierīce mēra vēja ātrumu 40, 60, 80 un 100 metru augstumā virs zemes 100-200 metrus turbīnas priekšā. Pēc tam apkopotos datus salīdzina ar vēja mērījumiem ar krūzes anemometru (kurš, pagriežoties vējā, mēra tā ātrumu), lai kalibrētu lidaru. Pēc tam datoru, kas analizē informāciju no lidara, var savienot ar motoriem, kas pielāgo turbīnas lāpstiņu leņķi, lai palielinātu saražotās enerģijas daudzumu un samazinātu bojājumu iespējamību.

Zinātnieki varēja iegūt precīzus datus visos augstumos netālu no turbīnas. Bet, uzstādot ierīci uz zemes, radās virkne problēmu. Virzot lāzera staru gaisā no apakšas uz augšu, viņš analizēja “konusu” ar sākuma punktu turbīnas pamatnē. Tātad jūs varat aprēķināt vēja ātrumu, bet jūs nevarat uzzināt, kā tas mainās 200 metru zonā pie ģeneratora. Lai ņemtu datus, lidara lāzera stars jānosūta no pašas gaisa turbīnas centra.

Lidara uzstādīšana vēja ģeneratora centrā radīja grūtības centrbēdzes spēka dēļ, kas rodas no rotācijas. Lidara normālai darbībai pētnieki aizstāja tradicionālo ierīci, kurā staru kūli vada spoguļi, kas ir jauns virziens ar optisko šķiedru sistēmu.

Pēc Maikla Harisa, Apvienotās Karalistes vēja turbīnu izstrādātāja Natural Power pārstāvja teiktā, turbīnas centrs pārvēršas kaut kas līdzīgs bungu žāvētājam. Jaunās ierīces kļūme ir daudz mazāka, jo tajā gaisma iet caur kabeli.

Vēl viena problēma, ar kuru zinātnieki saskārās, uzstādot lidaru, ir ģeneratora radītais elektriskais troksnis. Jutīgs detektors var novirzīties straumju straumju ietekmē. Pētnieki ir ierosinājuši ietīt lidaru aizsargājošā materiālā, kas sasmalcina lieko enerģiju.

Rezultāts ir sistēma, kas uzlabo elektroenerģijas ražošanu par 5%. Varbūt skaitlis nav iespaidīgs, taču vienai turbīnai ar 4 megavatu jaudu ietaupījums ir 38 000 dolāru. gadā. Neaizmirstiet par asmeņu un paša ģeneratora kalpošanas laika palielināšanu.

Skatīt arī: Inenerģijas ģeneratori Krievijā: kā izvēlēties, uzstādīt un izvairīties no vilšanās