211service.com
Lepsze turbiny wiatrowe
Technologie ExRo , startup z siedzibą w Vancouver w Kolumbii Brytyjskiej opracował nowy rodzaj generatora, który dobrze nadaje się do pozyskiwania energii z wiatru. Mogłoby to obniżyć koszt turbin wiatrowych, jednocześnie zwiększając ich moc o 50 procent.
Obudowa zasilania: Okablowanie miedziane wywodzi się z prototypu nowego rodzaju generatora, który został zaprojektowany z myślą o zmienności prędkości wiatru.
Nowy generator pracuje wydajniej w szerszym zakresie warunków niż konwencjonalne generatory. Kiedy wał biegnący przez zwykły generator obraca się z optymalną prędkością, ponad 90 procent jego energii może zostać przekształcone w energię elektryczną. Ale jeśli przyspiesza lub zwalnia, wydajność generatora drastycznie spada. Nie stanowi to problemu w konwencjonalnych elektrowniach, gdzie turbiny obracają się ze stałą prędkością, zasilane stałym dopływem energii z węgla lub innego paliwa. Ale prędkość wiatru może się bardzo różnić. Łopatki turbiny, które zmieniają skok, aby złapać więcej lub mniej wiatru, mogą pomóc, podobnie jak przekładnie pośredniczące między wirującymi łopatami a wałem generatora. Jednak przekładnie zwiększają zarówno koszty produkcji, jak i konserwacji, a zmiana kąta łopat może zrekompensować zmieniające się wiatry.
Nowa konstrukcja ExRo zastępuje przekładnię mechaniczną równoznaczną z elektroniczną. Zwiększa to zakres prędkości wiatru, przy których może działać wydajnie i sprawia, że jest bardziej wrażliwy na nagłe porywy i przerwy. Podczas gdy przy najwyższych prędkościach wiatru łopaty nadal będą musiały być pochylone, aby rzucić wiatr, generator pozwoli turbinie wychwycić więcej energii podczas szybkich wiatrów i podmuchów. W rezultacie turbina może wytwarzać średnio o 50 procent więcej mocy w ciągu roku, mówi Jonathan Ritchey , dyrektor ds. technologii ExRo. Rzeczywiście, w niektórych lokalizacjach moc wyjściowa może się podwoić, mówi Ed Nowicki , profesor elektrotechniki na Uniwersytecie w Calgary, który był konsultantem ExRo.
Generator działa na tych samych zasadach, co wiele zwykłych generatorów: magnesy przymocowane do obracającego się wału wytwarzają prąd, gdy przechodzą przez stacjonarne miedziane cewki ułożone wokół wału. W zwykłych generatorach wszystkie cewki są ze sobą połączone. Natomiast w generatorze ExRo poszczególne cewki można włączać i wyłączać za pomocą przełączników elektronicznych. Przy niskich prędkościach wiatru tylko kilka cewek włączy się – tylko na tyle, aby skutecznie zebrać niewielką ilość energii z wiatru o niskiej prędkości. (Gdyby więcej cewek było aktywnych, zapewniłoby to większy opór obracającym się magnesom.) Przy wyższych prędkościach wiatru, więcej cewek włączy się, aby zamienić więcej energii na energię elektryczną. Przełączniki można szybko rzucać, aby dostosować się do szybko zmieniających się prędkości wiatru.
Wygląd wnętrza: Dwa pierścienie magnesów (niebiesko-szary), jeden wewnątrz, a drugi na zewnątrz szeregu miedzianych cewek (czerwony i zielony), obracają się, aby generować energię elektryczną.
Kolejna część projektu sprawia, że generator lepiej reaguje na zmieniające się prędkości wiatru. Zbieranie dużych ilości energii wymaga wielu cewek. Mogłyby one być umieszczone wewnątrz generatora o bardzo dużej średnicy, ale wtedy wirnik, na którym zamontowano magnesy, również musiałby być większy. Utrudniłoby to poruszanie wirnika lub zmianę jego prędkości obrotowej. (Większa odległość między środkiem generatora a cewkami zwiększa tak zwany moment bezwładności). Generator ExRo zamiast tego rozdziela cewki między kilka generatorów o małej średnicy – które naukowcy nazywają stosami – wzdłuż długości wału. Mniejsze średnice ułatwiają zmianę prędkości obrotowych. Konstrukcja z wieloma stosami ułatwia również dostosowanie generatora do konkretnego miejsca wiatru. W przypadku lokalizacji z wiatrami o niskiej prędkości potrzebnych byłoby kilka stosów. W przypadku lokalizacji z szybkimi wiatrami można by dodać więcej, co pozwoliłoby generatorowi na przekształcenie większej ilości energii w energię elektryczną.
Inne firmy opracowały projekty, które zawierają wiele generatorów, które można aktywować oddzielnie, w zależności od prędkości wiatru. Trzeba je jednak włączać i wyłączać mechanicznie, co zwiększa wagę i złożoność generatora oraz zwiększa koszty. Ograniczenie konserwacji i masy poprzez wyeliminowanie konieczności stosowania przekładni mechanicznych i sprzęgieł może pozwolić ExRo na obniżenie kosztów. I to, mówi Paul Sclavounos , profesor inżynierii mechanicznej na MIT, jest kluczową kwestią przy podejmowaniu decyzji, czy próbować przechwycić więcej energii wiatru. ExRo może mieć przewagę, mówi, ponieważ kluczem do jego technologii jest sterowanie elektroniczne, które jest niedrogie. Rzeczywiście, firma twierdzi, że operator turbiny wiatrowej mógłby zarobić 57 procent więcej pieniędzy z turbiny w ciągu roku, używając nowego generatora.
Firma ExRo opracowała i przetestowała prototyp w skali laboratoryjnej. Jego szacunki dotyczące zwiększonej produkcji energii pochodzą z modeli wykorzystujących dane z istniejących lokalizacji turbin wiatrowych. Pod koniec tego lub na początku przyszłego roku firma rozpocznie testy terenowe małej, pięciokilowatowej turbiny wiatrowej. Ritchey mówi, że firma nie będzie miała konkretnych danych dotyczących produkcji energii, dopóki te testy nie zostaną zakończone. Następnym krokiem będzie zainstalowanie większych, megawatowych generatorów w istniejących turbinach wiatrowych.