211service.com
Trwalsza turbina wiatrowa
Kanadyjski startup opracował małą prototypową turbinę wiatrową, która wykorzystuje tarcie zamiast skrzyni biegów do przekształcania energii wiatru w energię elektryczną. CWiatr , z siedzibą w Owen Sound w Ontario, niedawno rozpoczął prace nad większym dwumegawatowym prototypem. Firma twierdzi, że jej system napędu ciernego jest bardziej wydajny i niezawodny – i mniej kosztowny w utrzymaniu – niż konwencjonalne turbiny wiatrowe, które są podatne na kosztowne awarie skrzyni biegów.
Toczenie kół: Łopaty turbiny wiatrowej CWind poruszają wewnętrznym kołem zamachowym i kilkoma wałami, które łączą się z małymi generatorami w gondoli. Na dolnym zdjęciu gumowe koło toczy się po wewnętrznej ścianie koła zamachowego wewnątrz 65-kilowatowej prototypowej turbiny.
Łopaty większości turbin wykorzystują wiatr do obracania wału napędowego połączonego ze skrzynią biegów. Skrzynia biegów zarządza obrotem drugiego wału, który łączy się z dużym generatorem elektrycznym. Przekładnia jest najcięższym elementem wyposażenia gondoli turbiny wiatrowej (sekcja na szczycie wieży turbiny). To także kawałek, który jest jednym z najbardziej podatnych na porażkę. Nagłe podmuchy wiatru narażają skrzynię biegów na ogromne obciążenia mechaniczne. Z biegiem czasu może to zużyć lub wyłamać zęby z metalowych kół zębatych.
Konstrukcja CWind całkowicie eliminuje skrzynię biegów. Zamiast tego wał napędowy jest połączony bezpośrednio z dużym metalowym kołem zamachowym. Na zewnątrz koła zamachowego znajduje się osiem mniejszych wałków pomocniczych, każdy połączony z 250-kilowatowym generatorem i każdy wyłożony kilkoma specjalnie zaprojektowanymi oponami, które chwytają powierzchnię koła zamachowego. Gdy koło zamachowe się obraca, angażuje generatory, obracając wały wyłożone oponami. Używamy tarcia. Nie jest mechanicznie sprzężony, mówi Na'al Nayef, inżynier CWind i współtwórca systemu.
Nayef twierdzi, że system wykorzystuje oprogramowanie do sterowania ośmioma wtórnymi wałami. Opony są również zaprojektowane tak, aby tymczasowo ślizgały się, jeśli podmuch wiatru spowoduje nagłe przyspieszenie koła zamachowego. Ta funkcja łagodzi wpływ na generatory. Każdy wałek pomocniczy można również odłączyć od koła zamachowego, jeśli wiatr zwolni, w efekcie zmniejszając tarcie i umożliwiając wciąż połączonym wałom utrzymanie pracy generatorów z wysoką wydajnością. Podobnie podłączenie większej liczby wałów, zwiększając w ten sposób tarcie, gdy wiatr wzmaga się, spowoduje włączenie generatorów biegu jałowego. Możemy pracować z generatorami przez cały czas z optymalną prędkością, mówi Nayef, dodając, że testy na mniejszym, 65-kilowatowym prototypie pokazują wzrost wydajności w porównaniu ze standardowymi turbinami wiatrowymi nawet o 5%.
Założyciel CWind, Paul Merswolke, po raz pierwszy zajął się projektem siedem lat temu po obejrzeniu filmu dokumentalnego na temat Londyńskie Oko , 135-metrowy diabelski młyn na brzegu Tamizy. Zobaczył, że zwykłe opony do samochodów ciężarowych były używane jako rolki cierne do obracania diabelskim młynem i doszedł do wniosku, że to samo podejście można zastosować do turbin wiatrowych. Nayef został sprowadzony na pokład, aby opracować wstępny projekt, a w 2004 roku CWind zwrócił się do firmy zajmującej się inżynierią energetyczną Współpracownicy MPR w Waszyngtonie za pomoc w budowie prototypu.
Powiedzieliśmy: „Nie, nie jesteśmy przekonani, że to ma sens” – mówi Larry Cundy, dyrektor ds. rozwoju w MPR. Ale CWind przekonał MPR do przeprowadzenia podstawowej analizy projektu i ostatecznie firma inżynierska zgodziła się zbudować prototyp. To bardzo nowatorska aplikacja, szczerze mówiąc, mówi Cundy. To naprawdę przebłysk geniuszu.
Cundy twierdzi, że największą zaletą projektu CWind jest to, że jego konserwacja jest łatwiejsza i mniej kosztowna przez cały okres eksploatacji sprzętu. Gdy skrzynia biegów w konwencjonalnej turbinie ulegnie awarii, turbina zostaje całkowicie wyłączona z eksploatacji. Uzyskanie zamiennej skrzyni biegów zajmuje dużo czasu, a wyjęcie masywnego urządzenia z gondoli turbiny wiatrowej wymaga dużego dźwigu i wielu dni pracy. Na co dzień turbina nie wytwarza prądu dla sieci to dla operatora utracone przychody.
W systemie napędu ciernego z wieloma oponami, jeśli zgubisz jedną oponę, pozostałe nadal tam są, mówi Cundy, dodając, że wymiana opon jest szybka – mniej więcej dzień pracy – i że przyszłe projekty pozwolą na konserwację podczas pracy turbiny . Ta sama redundancja dotyczy generatorów – jeśli jeden ulegnie awarii, pozostałe mogą nadal działać. Cundy mówi, że małe, gotowe generatory użyte w projekcie CWind można szybko uzyskać i dość łatwo je zainstalować za pomocą małego dźwigu wbudowanego w gondolę.
Nayef twierdzi, że używane opony mają wytrzymać trzy lata, a wymiana wszystkich opon używanych w dwumegawatowej turbinie wiatrowej ma kosztować 30 000 USD, czyli prawie 200 000 USD w ciągu 20 lat. Dla porównania, przekładnie mają przeciętną żywotność 6 lat, a ich wymiana kosztuje około 600 000 USD, czyli prawie 2 miliony w ciągu 20 lat. Będziemy konkurencyjni cenowo w porównaniu z konwencjonalnymi turbinami wiatrowymi z przekładniami, ale mamy zalety wysokiej dostępności, wysokiej wydajności i wszystkich zalet związanych z serwisowaniem.
W zeszłym miesiącu CWind podpisał umowę produkcyjną z globalnym producentem części samochodowych Linamar , który zaangażował swój zespół inżynierów McLaren Performance (znany z wyścigów Formuły 1) do wyprodukowania dwumegawatowego prototypu. W ramach 10-letniego kontraktu Linamar będzie również produkować turbiny gotowe do wprowadzenia na rynek, prawdopodobnie od 2011 roku. Nayef mówi, że już trwają prace nad projektami o mocy 5 i 7,5 megawatów, które będą przeznaczone na rynek morskiej energetyki wiatrowej, a także na zdalnych lądach. witryny, w których łatwa konserwacja staje się kluczową cechą sprzedaży.