Nowoczesne generatory wiatrowe „przygotowują się” do odbioru wiatru na długo przed jego pojawieniem się

W artykule opisano nowy sprzęt, który pozwala generatorom wiatrowym automatycznie dostosowywać się do przepływu powietrza.

Wydawałoby się, że zbieranie energii wiatru to prosta sprawa. Powietrze przepływa przez łopatki turbiny, powodując jej obrót. Turbina napędza generator. Generator wytwarza energię elektryczną. Ale tak naprawdę nie wszystko jest takie proste.

Generatory wiatrowe bez wątpienia są instalowane w obszarach, w których często szaleją burze. Silny wiatr może uszkodzić lub nawet zniszczyć turbiny powietrzne, jeśli są one pod niewłaściwym kątem. Powinny być dostrojone, aby potężne podmuchy obracały się, a nie niszczały ostrza. Taka regulacja jest powszechna w pracy ze sprzętem turbinowym.

Ten proces może znacznie ułatwić stworzoną technologię Torben Mikkelsen oraz jego koledzy z duńskiego Narodowego Laboratorium Źródeł Zrównoważonej Energii Risoe DTU. Dr Mikkelsen pracuje nad systemem, który pozwala każdemu generatorowi skanować pod wiatr i wstępnie wyregulować ostrza.

Technologia rdzenia zwana lidar (LIDAR - meteorologiczny lokalizator laserowy na podczerwień jest znany od lat 70. Podobnie jak radar, wysyła fale elektromagnetyczne, a następnie analizuje te, które powróciły, określając, przed czym walczą.

Duża długość fali radaru pozwala wykrywać tylko duże obiekty. Lidar wykorzystuje fale świetlne. Ich długość jest znacznie krótsza i z łatwością walczą z małymi przedmiotami. Nawiasem mówiąc, ludzkie widzenie opiera się na falach świetlnych. Krótkie fale używane w wiatr lidar, usuwane z drobnych cząstek, takich jak kropelki wody, kurz, pyłki i kryształy soli, których ruch może względnie dokładnie określić prędkość wiatru.

Dr Mikkelsen i jego koledzy zdecydowali, że lidar może zeskanować nadciągający wiatr i ustalić jego zachowanie przed kontaktem z turbiną. Aby przetestować swój pomysł, zainstalowali lidary 120-metrowe turbiny wiatrowe w Hovsor, duński poligon dla tego rodzaju technologii.

Lidars analizował zbliżający się wiatr za pomocą lasera, który emitował światło podczerwone o długości fali 1,55 mikrona. Światło rozproszone zostało przechwycone przez czułe urządzenie, które wykrywa powrót nawet jednego fotonu (cząstki kwantowo-mechanicznej, która tworzy światło) z tysięcy miliardów uwolnionych przez laser.

Urządzenie mierzy prędkość wiatru na wysokości 40, 60, 80 i 100 metrów nad ziemią na 100-200 metrów przed turbiną. Następnie zebrane dane są porównywane z pomiarami wiatru za pomocą anemometru kubkowego (który obraca się na wietrze, mierzy jego prędkość), aby skalibrować lidar. Następnie komputer analizujący informacje z lidaru można podłączyć do silników, które dostosowują kąt łopatek turbiny, aby zwiększyć ilość wytwarzanej energii i zmniejszyć możliwość uszkodzenia.

Naukowcy byli w stanie uzyskać dokładne dane na wszystkich wysokościach w pobliżu turbiny. Ale podczas instalowania urządzenia na ziemi pojawiło się wiele problemów. Kierując wiązkę lasera w powietrze, od dołu do góry, analizował „stożek” z punktem początkowym u podstawy turbiny. Możesz więc obliczyć prędkość wiatru, ale nie możesz dowiedzieć się, jak zmienia się ona w strefie 200 metrów w pobliżu generatora. Aby pobrać dane, wiązkę lasera lidarowego należy wysłać ze środka samej turbiny powietrznej.

Instalacja lidaru w środku generatora wiatrowego powodowała trudności z powodu siły odśrodkowej powstającej w wyniku obrotu. W celu normalnej pracy lidara naukowcy zastąpili tradycyjne urządzenie, w którym wiązka jest prowadzona przez zwierciadła, nowe rozwiązanie z systemem światłowodowym.

Według Michaela Harrisa, rzecznika Natural Power, brytyjskiego dewelopera turbin wiatrowych, środek turbiny zamienia się w coś w rodzaju suszarki bębnowej. Prawdopodobieństwo awarii nowego urządzenia jest znacznie mniejsze, ponieważ w nim światło przechodzi przez kabel.

Kolejnym problemem, który napotkali naukowcy podczas instalacji lidara, jest szum elektryczny generatora. Czuły detektor może odchylać się pod wpływem prądów błądzących. Badacze zasugerowali owinięcie lidaru materiałem ochronnym, który uziemia nadmiar energii.

Rezultatem jest system, który poprawia produkcję energii elektrycznej o 5%. Być może liczba ta nie jest imponująca, ale dla jednej turbiny o mocy 4 megawatów oszczędności wynoszą 38 000 dolarów. rocznie. Nie zapomnij o zwiększeniu żywotności noży i samego generatora.

Zobacz także: wagregaty prądotwórcze w Rosji: jak wybrać, zainstalować i uniknąć rozczarowania