Съвременните вятърни генератори се "подготвят" за приемане на вятъра много преди да се появи

Статията описва ново оборудване, което позволява на ветрогенераторите автоматично да се приспособяват към въздушния поток.

Изглежда, че събирането на вятърна енергия е проста материя. Въздухът преминава през лопатките на турбината, което го кара да се върти. Турбината задвижва генератора. Генератор произвежда електричество. Но всъщност не всичко е толкова просто.

Вятърните генератори без отказ са инсталирани в района, където често бушуват бури. Силният вятър може да повреди или дори да разруши въздушните турбини, ако са под грешния ъгъл. Те трябва да бъдат фино настроени, така че мощните пориви да се въртят, а не да унищожават остриетата. Подобна настройка е често срещано нещо при работа с турбинно оборудване.

Този процес може значително да улесни създадената технология Торбен Микелсен и неговите колеги от Датската национална лаборатория за устойчиви енергийни източници Risoe DTU. Д-р Микелсен работи по система, която позволява на всеки генератор да сканира вятър и предварително да регулира лопатките.

Основна технология, наречена лидар (LIDAR - метеорологичният инфрачервен лазерен локатор) е известен от 70-те години. Подобно на радара, той изпраща електромагнитни вълни и след това анализира онези, които са се завърнали, определяйки от какво се бият.

Голямата дължина на вълната на радара ви позволява да откривате само големи обекти. Лидарът използва светлинни вълни. Дължината им е много по-къса и те лесно се бият с малки предмети. Между другото, човешкото зрение се основава на светлинни вълни. Използвани са къси вълни вятър лидар, отбийте от малки частици, като водни капчици, прах, цветен прашец и сол, чието движение може сравнително точно да определи скоростта на вятъра.

Д-р Микелсен и неговите колеги решиха, че лидарът може да сканира предстоящия вятър и да определи поведението му преди контакт с турбината. За да тестват идеята си, те инсталирали лидари 120 метра вятърни турбини в Ховсор, датска тренировъчна площадка за този вид технологии.

Лидарите анализираха приближаващия се вятър с помощта на лазер, който излъчваше инфрачервена светлина с дължина на вълната 1,55 микрона. Бездомната светлина беше уловена от чувствително устройство, което открива връщането дори на един фотон (квантово-механичната частица, която съставя светлината) от хиляди милиарди, излъчвани от лазера.

Устройството измерва скоростта на вятъра на надморска височина 40, 60, 80 и 100 метра над земята за 100-200 метра пред турбината. След това събраните данни се сравняват с измерванията на вятъра с чашечен анемометър (който, въртящ се на вятъра, измерва скоростта му), за да се калибрира лидарът. След това компютър, който анализира информация от лидара, може да бъде свързан с двигатели, които регулират ъгъла на лопатките на турбината, за да увеличат количеството произведена енергия и да намалят възможността от повреда.

Учените успяха да получат точни данни на всички височини в близост до турбината. Но при инсталирането на устройството на земята възникнаха редица проблеми. Насочвайки лазерния лъч във въздуха, отдолу нагоре, той анализира „конуса“ с начална точка в основата на турбината. Така можете да изчислите скоростта на вятъра, но не можете да разберете как се променя в 200-метрова зона в близост до генератора. За да вземете данни, лазерният лъч лидар трябва да бъде изпратен от центъра на самата въздушна турбина.

Монтажът на лидар в центъра на генератора на вятъра предизвика трудности поради центробежната сила, възникваща от въртенето. За нормалната работа на лидара изследователите замениха традиционното устройство, в което лъчът се ръководи от огледала, нова разработка с оптична система.

Според Майкъл Харис, говорител на Natural Power, базиран във Великобритания разработчик на вятърни турбини, центърът на турбината се превръща в нещо като барабанна сушилня. Вероятността новото устройство да се провали е много по-малка, тъй като в него светлината преминава през кабела.

Друг проблем, с който учените се сблъскаха при монтажа на лидара, е електрическият шум от генератора. Чувствителният детектор може да се отклони под въздействието на бездомни токове. Изследователите предлагат опаковането на лидара в защитен материал, който смлява излишната енергия.

Резултатът е система, която подобрява производството на електроенергия с 5%. Може би цифрата не е впечатляваща, но за една турбина с мощност 4 мегавата спестяванията са 38 000 долара. годишно. Не забравяйте за увеличаване на експлоатационния живот на лопатките и на самия генератор.

Вижте също: Вгенератори на енергия в Русия: как да изберем, инсталираме и да избегнем разочарованието