Vėjas - tai judantis oras. Didėjant jo greičiui, didėja ir kinetinė, su judėjimu susijusi, energija. Vėjo elektrinės sukurtos taip, kad sudarytų kliūtį kinetinei energijai, ją sulėtintų ir konvertuotų į elektros energiją. Kliūtis kinetinei energijai susidaro, kuomet vėjas susiduria su turbinos mentėmis, kurios suprojektuotos taip, kad duotų didžiausią energijos kiekį ir taip sudarytų didžiausią galimą kliūtį.
Vėjo turbina vėjo energiją paverčia mechanine, o vėliau elektra. Vėjas suka vėjo turbinos sraigtą, kuris savo ruožtu sukasi rotorių (kurio pagrindinis velenas yra prijungtas prie generatoriaus). Mechaninė galia patenka į generatorių, kuris paverčia energiją elektra. Turbinos paprastai turi dvi ar tris mentes, kurios veikia kaip sraigtasparnio rotoriaus mentės arba lėktuvo sparnai. Kai vėjas teka virš šių mentes, oro slėgis vienoje mentės pusėje sumažėja. Šis oro slėgio pokytis tarp ašmenų šonų sukelia pakėlimą ir tempimą. Keltuvas turi didesnę jėgą nei vilkimas, todėl rotorius sukasi. Rotorius gali turėti veleną, pavarų dėžę arba tiesioginės pavaros turbiną, jungiamą prie generatoriaus, gaminančio kintamosios srovės elektros energiją.
Vėjo turbinos gaminamos vertikaliomis ir horizontaliomis ašimis. Mažiausios turbinos naudojamos tokioms reikmėms kaip akumuliatorių įkrovimas pagalbinei valčių ar priekabų energijai ar eismo įspėjamiesiems ženklams. Pirmoji jėgainė buvo išrasta 1888 m. Jos išradėjas yra Charles F. Brush. Iki XX a. 4-ojo dešimtmečio vidurio daugelis Amerikos kaimiškų vietovių priklausė nuo vėjo energijos. Tai buvo vienintelis elektros energijos šaltinis. Tokios turbinos buvo prieinamos ir ekonomiškai naudingos. Visose Jungtinėse Amerikos Valstijose išsiplėtus elektros linijoms, kaimiškose vietose esančios vėjo jėgainės išnyko, o vėjo energetika tapo praeitimi.
Vertikalios ašies vėjo jėgainės jau buvo žinomos Mesopotamijoje. Šias turbinas rekomenduojama įrengti tose vietovėse, kuriose gyvenamieji pastatai yra arti vienas kito, kadangi jėgainių darbo metu keliamas triukšmas yra mažesnis ir nesijaučia jokios vibracijos. Be to, jas lengva montuoti ir eksploatuoti, jų nereikia orientuoti pagal vėjo kryptį. Tačiau vertikalios vėjo jėgainės nepasižymi dideliu naudingumo koeficientu, nuo kurio priklauso pagaminamos elektros savikaina.
Vėjo jėgainės, kurios sukasi ant horizontalios ašies, yra plačiausiai naudojamos. Dėl savo konstrukcijos jos yra greitaeigės, mažesnio svorio, jėgainės turbiną galima iškelti aukštai. Be to, vieno instaliuoto kilovato kaina yra mažesnė negu vertikalios ašies jėgainių.
Vėjo turbinų veikimo principas yra paprastesnis, rotorius sukasi veikiant vėjui, tai vėjo kinetinė energija virsta vėjo rato veleno mechanine energija, generatorius pagal vėjo rato sukimosi pavarą gamina elektrą.
Šiuolaikinės vėjo turbinos ir jų galimybės
Dauguma vėjo elektrinių susideda iš trijų menčių, sumontuotų prie plieninio bokšto. Vėjo elektrinės gali būti įvairaus aukščio - kuo jos aukštesnės, tuo efektyviau veikia, nes didesniam aukščiui įprastai būdingi stipresni vėjai.
Dragon vėjo turbinos
DRAGON namų vėjo turbinos rekomenduojamos 3 x DRAGON 500W arba kartotinėje pakuotėje, priklausomai nuo jūsų poreikių. Mažiausias rekomenduojamas atstumas tarp turbinų yra 1 m. Specialus tvirtinimo laikiklis leidžia lengvai ir stabiliai montuoti Dragon vėjo turbinas ant tiesių ir įstrižų stogų. Dragon turbinų konstrukcija tokia lengva, kad jų montavimas net neapkrauna stogo. Galios banke jis kontroliuoja vėjo jėgainės darbą. Jis skirtas OFF-Grid montavimui. Skirta vėjo turbinoms, galimos versijos su 1, 2 arba 3 generatoriais. Naudodami valdiklį, galite pritaikyti valdiklį prie maitinimo bloko 24/48 V diapazone.
Paketas su 3 Dragon 1500+ vėjo turbinomis yra efektyviausias komplektas, užtikrinantis visišką energetinę nepriklausomybę. Paketas su 3 Dragon 500+ vėjo turbinomis yra pagrindinis rinkinys, skirtas palaikyti energijos gamybą mažiems namų ūkiams.
IstaBreeze vėjo turbinos
IstaBreeze WindSafe vėjo jėgainė - tai pažangus sprendimas tiems, kurie ieško saugios, efektyvios ir ilgaamžės atsinaujinančios energijos sistemos. Šio modelio ypatybė - inovatyvi pakreipimo apsauga, kuri leidžia automatiškai nuleisti generatorių į horizontalią padėtį esant silpnam vėjui arba ekstremalioms oro sąlygoms. Pagaminta iš patvaraus aliuminio, ši turbina atspari aplinkos poveikiui. Trijų dalių anglies pluošto mentės pasižymi puikiu aerodinaminiu efektyvumu net esant žemam vėjo greičiui (pradeda veikti nuo 3 m/s). Generatorius - bešepetėlinis, be pavarų, nereikalaujantis priežiūros, su trijų fazių kintamosios srovės išėjimu.
Atraskite atsinaujinančios energijos potencialą su galingu 2000 W On-Grid vėjo generatoriumi - moderniu ir patikimu sprendimu namams ar verslui. Ši pažangi vėjo turbina sujungia aukščiausios klasės technologijas ir ilgaamžes medžiagas, kad užtikrintų stabilų ir tvarų elektros tiekimą, prijungtą tiesiai prie elektros tinklo. Generatoriaus korpusas pagamintas iš tvirto, šilumą išsklaidančio aliuminio su aušinimo briaunomis, todėl sistema veikia patikimai net ir prie maksimalių apkrovų. Maksimali galia siekia 2000 W, o tinklo įtampa - 300 VAC, leidžianti energiją tiekti tiesiai į namų ar verslo elektros tinklą. Įrenginys generuoja iki 40 A srovės, o jo konstrukcija užtikrina efektyvią veiklą esant vos 2-3 m/s pradiniam vėjo greičiui. Mentės, kurios yra pagamintos iš kompozito, išsiskiria dideliu patvarumu, lengvumu ir atsparumu deformacijai. Beanglinė slankioji kontaktinė sistema leidžia nuolat perduoti srovę ir pašalina kabelio susisukimo masto viduje riziką. Lengvas montavimas: generatorius turi kištukinį sujungimą ir gali būti lengvai montuojamas į 37 mm vidinio skersmens vamzdį.
Jeigu ieškote galingos ir efektyvios vėjo jėgainės, kuri užtikrintų aukštą energijos generavimo lygį net ir sudėtingesnėmis oro sąlygomis - IstaBreeze i-2000 yra sprendimas jums. Lyginant su mažesnės galios modeliais, i-2000 turbina gali generuoti net 2000 W nominalios ir iki 2200 W maksimalios galios esant tinkamoms sąlygoms. Tai leidžia efektyviai panaudoti tiek stipresnį vėją, tiek švelnias vasaros sroves. Pagaminta iš tvirto aliuminio liejinio, ši vėjo turbina yra atspari aplinkos poveikiui. 107 cm ilgio mentės, pagamintos iš kompozito, sveria tik 650 g ir pasižymi dideliu aerodinaminiu efektyvumu. IstaBreeze i-2000 puikiai tinka tiek gyvenamosioms vietoms, tiek stovyklavietėms ar sodyboms, kuriose norima pereiti prie atsinaujinančios energijos.
Atraskite vėjo galią su IstaBreeze 1500W vėjo turbina - efektyviu ir patikimu įrenginiu, skirtu atsinaujinančios energijos gamybai net ir atokiose vietovėse. Ši jėgainė idealiai tinka naudoti individualiuose namuose, sodybose, stovyklose ar bet kur, kur reikalinga elektra iš vėjo nepriklausomai nuo centrinio tinklo. Turbinai veikti pakanka vos 3 m/s pradinio vėjo greičio, o maksimalų našumą ji pasiekia esant 13-14 m/s. Nominali galia - 1500 W, o maksimalus pajėgumas - net iki 1600 W. Tai leidžia efektyviai įkrauti baterijas off-grid sistemose, kurių talpa svyruoja nuo 4800 W iki 9600 W. Mentės, kurių ilgis - 107 cm, o plotis - 14,3 cm, pagamintos iš tvirto kompozito, užtikrina stabilų veikimą net esant didesniam vėjui. Triukšmo lygis esant pilnai apkrovai - vos 40 dB, todėl jėgainė veikia tyliai ir netrikdo aplinkos. Korpusas pagamintas iš lieto aliuminio - tai užtikrina atsparumą korozijai ir ilgaamžiškumą net sudėtingomis sąlygomis. Komplekte rasite visas reikalingas dalis: 3 mentes, generatorių, flanšą, nosį, uodegą, tvirtinimo varžtus ir naudojimo instrukciją.
IstaBreeze i-1000 Ongrid vėjo turbina - tai idealus sprendimas tiems, kurie siekia efektyviai pasinaudoti vėjo energija ir perduoti ją tiesiai į elektros tinklą. Ši vėjo jėgainė pasižymi 1000 W nominalia ir net iki 1200 W maksimaliąja galia, užtikrinančia efektyvią elektros gamybą iš vėjo. Įrenginys generuoja 220 V kintamąją srovę (VAC) iki 5.5 A. Maksimalus atviros grandinės įtampos lygis gali siekti net 350 V. Pagaminta iš tvirto lieto aliuminio, ši turbina užtikrina atsparumą korozijai ir ilgaamžiškumą. 220 cm rotoriaus skersmuo ir 107 cm ilgio mentės pagamintos iš kompozito garantuoja efektyvų vėjo energijos surinkimą. Tinka naudoti kartu su tinkamai pritaikytais inverteriais Ongrid sistemose. Norint naudoti off-grid režimu, būtinas 3600-7200 W akumuliatorių blokas.
IstaBreeze i-1000 vėjo jėgainė - tai puikus pasirinkimas tiek pradedantiesiems, tiek pažengusiems vartotojams, ieškantiems efektyvesnės elektros iš vėjo gamybos. Lyginant su ankstesniais i-500 ir i-700 modeliais, ši turbina pasižymi ženkliai didesne galia - net iki 1000 W. Jos maksimalus generuojamos energijos kiekis gali siekti 1200 W. Pagaminta iš aukštos kokybės lieto aliuminio, ši vėjo jėgainė užtikrina ilgaamžiškumą ir atsparumą aplinkos poveikiui. Įrenginys pradeda veikti vos esant 3 m/s vėjui, o maksimalų efektyvumą pasiekia esant 14-15 m/s vėjui. 220 cm skersmens rotorius bei 107 cm ilgio mentės pagamintos iš kompozito leidžia efektyviai paversti net ir silpnesnį vėją naudinga energija. IstaBreeze i-1000 idealiai tinka off-grid sistemoms. Ją galima prijungti prie 48 V arba 24 V akumuliatorių grupės, kurių galingumas siekia 3600-7200 W.
IstaBreeze Heli 4 kW vėjo turbina - tai aukštos klasės vėjo energijos generatorius. Pagrindinis šio modelio privalumas - dviguba apsauga nuo audros. Esant 13 m/s vėjui, įsijungia automatinė rotoriaus pakreipimo funkcija, apsauganti sistemą nuo viršįtampių. Tvirta konstrukcija: plieninė, milteliniu būdu dengta laikomoji struktūra užtikrina atsparumą oro sąlygoms. Galingas nuolatinio magneto 3 fazių generatorius, pasižymintis dideliu efektyvumu (dėl NdFeBo magnetų, atsparių iki 150 °C), leidžia pasiekti 3,8 kW nominalią galią esant 11 m/s ir net 7,4 kW maksimalų pajėgumą.
IstaBreeze Heli 2.0 On-Grid - tai aukštos klasės vėjo turbina, sukurta ilgalaikiam profesionaliam naudojimui net ir sudėtingomis klimato sąlygomis. Šis modelis išsiskiria ypač patvaria konstrukcija - generatoriaus komponentai kruopščiai suprojektuoti, o šilumos išsklaidymas per aušinimo griovelius generatoriaus korpuse padeda išvengti perkaitimo net esant aukštai aplinkos temperatūrai. Konstrukcijoje naudojami nerūdijančio plieno gilieji rutuliniai guoliai su nuolatiniu tepimu bei milteliniu būdu dengta atraminė plieno konstrukcija, kuri užtikrina ilgalaikį atsparumą korozijai ir vibracijoms.
IstaBreeze Heli 2.0 - tai profesionali vėjo turbina, sukurta ilgalaikiam naudojimui net ir sudėtingomis klimato sąlygomis. Turbina pasižymi automatine audros apsauga - esant vėjo greičiui nuo 13 m/s, rotorius pakreipiamas, apsaugant sistemą nuo per didelės apkrovos. Generatorius - 3 fazių nuolatinio magneto tipo, su galingais NdFeBo magnetais, užtikrinančiais net 92 % efektyvumą. Visi vidiniai komponentai, įskaitant rankomis vyniotas varines apvijas, sukurti ilgalaikiam stabilumui ir našumui. Heli 2.0 veikia žemų apsukų diapazone (150-600 aps./min.), todėl idealiai tinka mažo vėjo zonoms. Slankioji žiedinė kontaktinė sistema apsaugo nuo kabelio susisukimo stiebo viduje.
IstaBreeze WindSafe 2000W vėjo turbina, sukurta specialiai off-grid sistemoms. Didžiausias šio modelio privalumas - inovatyvi pakreipimo apsaugos sistema, kuri leidžia automatiškai nuleisti generatorių į horizontalią padėtį esant stipriam vėjui ar blogoms oro sąlygoms. IstaBreeze WindSafe pasižymi aukštu našumu: 2000 W galia esant 48 V įtampai, iki 40 A srovės. Generatorius yra bešepetėlinis, be pavarų ir visiškai nereikalaujantis priežiūros. Trijų dalių anglies pluošto mentės pasižymi išskirtiniu aerodinaminiu dizainu, kuris leidžia maksimaliai išnaudoti vėjo energiją ir kartu išlaikyti tylų veikimą - tik 40 dB. Ši turbina idealiai tinka DIY projektams.
IstaBreeze i-1000 Ongrid vėjo jėgainė - tai puikus pasirinkimas tiems, kurie nori prijungti vėjo jėgainę tiesiai prie elektros tinklo. Ši vėjo turbina generuoja iki 1200 W galios (220V AC, 5.5 A), o maksimali atviros grandinės įtampa siekia net 350 V. Dėl modernaus dizaino ir jautrios sistemos, ji pradeda veikti jau esant 3 m/s vėjui, o pilnai išnaudoja savo potencialą prie 14-15 m/s. Pagaminta iš tvirto lieto aliuminio, ši vėjo jėgainė yra atspari aplinkos poveikiui ir pasižymi ilgaamžiškumu. 107 cm ilgio mentės pagamintos iš kompozito bei 220 cm rotoriaus skersmuo užtikrina optimalų energijos surinkimą. Komplektacijoje rasite visas reikalingas dalis montavimui: 3 arba 5 mentes, generatorių, flanšą, uodegą, nosį, tvirtinimo varžtus ir naudotojo vadovą. Ši vėjo jėgainė naudoja nuolatinio magneto bešepetėlinį generatorių, kuris yra visiškai be pavarų ir nereikalaujantis priežiūros. Generatoriuje įdiegti ypač galingi NdFeBo magnetai, atsparūs iki 150 °C, užtikrinantys efektyvų darbą net ir esant didelėms apkrovoms. Stabilų veikimą užtikrina dvigubi radialiniai ir ašiniai guoliai, integruoti į azimutinę sukimosi sistemą, kuri palaiko bet kokią sukimosi kryptį.
Kiti hibridiniai sprendimai
Saulės planeta - 3 fazės Tai leidžia sumaniai valdyti pagamintą energiją, pvz., Prijungus energijos kaupiklį, naktį pagamintą energiją galime naudoti dienos metu. Žema paleidimo ir veikimo įtampa nuolatinės srovės pusėje 180 V / 125 V ir du MPPT įėjimai po 13 A.
DEYE SUN-3.6K-SG03LP1-EU yra vienfazis žemos įtampos (48V) hibridinis keitiklis, leidžiantis padidinti energetinę nepriklausomybę ir optimizuoti energijos srauto kryptį bei šaltinius ar imtuvus, į kuriuos ši energija nukreipiama.
Kaip viskas susideda jūroje: jūrinio vėjo jėgainių parko įrengimas
Vėjo energijos gamybos efektyvumas ir priežiūra
Tikrasis vėjo turbinos veikimas priklauso nuo vietinių vėjo sąlygų, netoliese esančių kliūčių, energijos poreikio profilių ir daugelio kitų veiksnių. Be to, laikui bėgant našumas blogėja dėl susidėvėjimo. Svarbu, kaip turbina reaguoja ir tiekia galią lauke. Norint tai tiksliai nustatyti, reikia pateikti atitinkamus duomenis. Apskritai vertinant našumą daugiausia dėmesio skiriama vėjo turbinos galios, rotoriaus greičio ir vėjo greičio duomenų rinkimui realiuoju laiku. Šių matavimų metu gauta informacija padeda nuspręsti, ar reikalinga priežiūra.
Norint gauti reikšmingų rezultatų ir pakankamai duomenų, realiuoju laiku reikia įrašyti šias tris detales: turbinos išėjimo galią, turbinos sukimosi greitį ir vėjo greitį. Universalus vėjo turbinos našumo vertinimo standartas yra našumo koeficiento ir galiuko greičio santykio veikimo kreivės diagrama. Ši kreivė parodo, kaip efektyviai turbina vėjo energiją paverčia elektra. Vėjo turbinos veikimo kreivė apibrėžiama kaip pastovi turbinos tiekiama galia kaip pastovaus vėjo greičio tarp įsijungimo ir išjungimo greičių funkcija. Įjungtas vėjo greitis yra mažiausias vėjo greitis, kuriam esant turbinos mentės įveikia trintį ir pradeda suktis.
Vėjo energetikos plėtra Lietuvoje ir pasaulyje
Didelės vėjo jėgainės tampa vis svarbesniu atsinaujinančios energijos šaltiniu, daugelis šalių jas naudoja, siekdamos sumažinti energetinę priklausomybę nuo iškastinio kuro. Viename vertinime teigiama, kad nuo 2009 m. iki 2019 m. Lietuvoje veikiantys vėjo jėgainių parkai pagamino 1,45 TWh (1453 GWh) elektros energijos: 28 % daugiau nei 2018 m., kai vėjo elektrinės pagamino 1,14 TWh (1139 GWh). Tai yra 13 % galutinio Lietuvos elektros energijos suvartojimo. Bendrai atsinaujinantys energijos šaltiniai 2018 m. Lietuvoje šiuo metu veikia 23 vėjo jėgainių parkai, jų galia kartu sudėjus siekia 480 MW. 2019 m. Daugiausia naujų vėjo jėgainių 2019 m. iškilo Jungtinėje Karalystėje - 2,4 GW (sausumoje ir jūroje), Ispanijoje - 2,3 GW (sausumoje), Vokietijoje - 2,2 GW (sausumoje ir jūroje), Švedijoje - 1,6 GW (sausumoje), Prancūzijoje - 1,3 GW (sausumoje). 2019 m. Europoje instaliuota 27 proc. daugiau naujų vėjo jėgainių nei 2018-aisiais. Tačiau norint įgyvendinti Europos Žaliajame susitarime iškeltus tikslus, vėjo energetikos plėtra turėtų būti dar spartesnė. Iš viso Europoje veikia 205 GW galios vėjo jėgainių. Daugiausia jų instaliuota Vokietijoje (61 GW), Ispanijoje (26 GW), Jungtinėje Karalystėje (24 GW), Prancūzijoje (17 GW) ir Italijoje (11 GW).
Vėjo energijos gamyba per pastaruosius du dešimtmečius labai išaugo. Dėl vėjo energijos technologijų pažangos vėjo energijos gamybos sąnaudos buvo labai sumažintos.
Vėjo turbinos gaminamos vertikaliomis ir horizontaliomis ašimis. Mažiausios turbinos naudojamos tokioms reikmėms kaip akumuliatorių įkrovimas pagalbinei valčių ar priekabų energijai ar eismo įspėjamiesiems ženklams. Pirmoji jėgainė buvo išrasta 1888 m. Jos išradėjas yra Charles F. Brush. Iki XX a. 4-ojo dešimtmečio vidurio daugelis Amerikos kaimiškų vietovių priklausė nuo vėjo energijos. Tai buvo vienintelis elektros energijos šaltinis. Tokios turbinos buvo prieinamos ir ekonomiškai naudingos. Visose Jungtinėse Amerikos Valstijose išsiplėtus elektros linijoms, kaimiškose vietose esančios vėjo jėgainės išnyko, o vėjo energetika tapo praeitimi.
Vertikalios ašies vėjo jėgainės jau buvo žinomos Mesopotamijoje. Šias turbinas rekomenduojama įrengti tose vietovėse, kuriose gyvenamieji pastatai yra arti vienas kito, kadangi jėgainių darbo metu keliamas triukšmas yra mažesnis ir nesijaučia jokios vibracijos. Be to, jas lengva montuoti ir eksploatuoti, jų nereikia orientuoti pagal vėjo kryptį. Tačiau vertikalios vėjo jėgainės nepasižymi dideliu naudingumo koeficientu, nuo kurio priklauso pagaminamos elektros savikaina.
Vėjo jėgainės, kurios sukasi ant horizontalios ašies, yra plačiausiai naudojamos. Dėl savo konstrukcijos jos yra greitaeigės, mažesnio svorio, jėgainės turbiną galima iškelti aukštai. Be to, vieno instaliuoto kilovato kaina yra mažesnė negu vertikalios ašies jėgainių.
Dauguma vėjo elektrinių susideda iš trijų menčių, sumontuotų prie plieninio bokšto. Vėjo elektrinės gali būti įvairaus aukščio - kuo jos aukštesnės, tuo efektyviau veikia, nes didesniam aukščiui įprastai būdingi stipresni vėjai. Aukščiausia ir galingiausia kada nors pagaminta vėjo turbina „Haliade-X 12 MW“ šiuo metu veikia prie Nyderlandų krantų. Šios „GE Renewable Energy“ vėjo turbinos ašies aukštis yra 220 metrų. Kiekviena jos mentė yra 107 metrų arba vidutinio futbolo stadiono ilgio. Palyginimui: Lietuvoje aukščiausios vėjo turbinos ašies aukštis yra 110 metrų - dvigubai mažesnis.
Vėjo elektrinės sugauna vėjo energiją savo mentėmis. Vėjui pučiant, vienoje mentės pusėje susidaro žemo slėgio oro kišenė. Ši kišenė traukia mentę link savęs ir taip priverčia suktis elektrinės viduje esantį rotorių. Naselėje esanti pavarų dėžė padidina rotoriaus sukimosi greitį nuo maždaug 18 iki 1800 apsisukimų per minutę - toks greitis leidžia turbinos generatoriui gaminti elektros energiją. Daugumos sausumoje šiuo metu veikiančių vėjo jėgainių galia yra 2-3 MW, tokios elektrinės kasmet gali pagaminti apie 5,5 mln. kWh elektros energijos. Tiek visiškai pakanka patenkinti apie 1,5 tūkst. vidutinių individualių namų ir apie 4 tūkst. vidutinių butų ūkių metinius elektros poreikius Lietuvoje.
Pirmoji pasaulyje (1888 m.) automatinė vėjo turbina Klyvlende. 7,5 MW galios turbinų Estinnes Belgija m. spalio 10 d. 2010 m.