Vēja turbīnu ģenerators — jauns risinājums bezmaksas enerģijas ražošanai

Kas ir vēja enerģija?

Cilvēki ir izmantojuši vēja enerģiju tūkstošiem gadu. Vējš ir pārvietojis laivas pa Nīlas upi, sūknējis ūdeni un malts graudus, atbalstījis pārtikas ražošanu un daudz ko citu. Mūsdienās dabisko gaisa plūsmu kinētiskā enerģija un jauda, ​​ko sauc par vēju, tiek izmantota milzīgā mērogā, lai ražotu elektroenerģiju. Viena mūsdienīga jūras vēja turbīna var saražot vairāk nekā 8 megavatus (MW) enerģijas, kas ir pietiekami, lai tīri apgādātu gandrīz sešas mājas gadu. Piekrastes vēja parki saražo simtiem megavatu, padarot vēja enerģiju par vienu no rentablākajiem, tīrākajiem un viegli pieejamajiem enerģijas avotiem uz planētas.

Vēja enerģija ir lētākais liela mēroga atjaunojamās enerģijas avots un mūsdienās lielākais atjaunojamās enerģijas avots ASV. Ir gandrīz 60 000 vēja turbīnu ar kopējo jaudu 105 583 megavati (MW). Ar to pietiek, lai apgādātu vairāk nekā 32 miljonus māju!

Papildus tam, ka vēja enerģijas risinājumiem ir būtiska loma mūsu energoapgādē, tie arī palīdz komerciāliem uzņēmumiem sasniegt atjaunojamo energoresursu mērķus un prasības attiecībā uz uzticamu un tīru enerģiju.

Vēja enerģijas priekšrocības:

1. Vēja turbīnas parasti atmaksā ar to izvietošanu saistītās oglekļa emisijas visa mūža garumā mazāk nekā gada laikā, pirms nodrošina praktiski oglekļa nesaturošu elektroenerģijas ražošanu līdz pat 30 gadiem.
2. Vēja enerģija palīdz samazināt oglekļa dioksīda emisijas — 2018. gadā tā novērsa 201 miljonu metrisko tonnu CO2 emisiju.
3. Vēja enerģija nodrošina nodokļu ieņēmumus kopienām, kurās tiek īstenoti projekti. Piemēram, Teksasā štata un vietējie nodokļu maksājumi no vēja projektiem sasniedza 237 miljonus ASV dolāru.
4. Vēja enerģijas nozare atbalsta darbvietu radīšanu, īpaši būvniecības laikā. 2018. gadā nozare atbalstīja 114 000 darbvietu visā ASV.
5. Vēja enerģija nodrošina stabilu, papildu ieņēmumu avotu: vēja projekti katru gadu valsts un vietējām pašvaldībām un privātiem zemes īpašniekiem izmaksā vairāk nekā 1 miljardu ASV dolāru.

Kā izskatās vēja enerģijas projekts?

Vēja projekts vai parks attiecas uz lielu skaitu vēja turbīnu, kas ir uzbūvētas tuvu viena otrai un darbojas līdzīgi kā elektrostacija, nosūtot elektroenerģiju uz tīklu.

Kejas apgabalā, Oklahomas štatā, esošais Frontier Wind power I projekts darbojas kopš 2016. gada un tiek paplašināts ar Frontier Wind power II projektu. Pēc pabeigšanas Frontier I un II kopā saražos 550 megavatus vēja enerģijas, kas ir pietiekami, lai apgādātu ar enerģiju 193 000 mājsaimniecību.

Kā darbojas vēja turbīnas?

Enerģiju ģenerē rotējošas vēja turbīnas, kas izmanto kustīgā gaisa kinētisko enerģiju, kura tiek pārveidota elektrībā. Pamatideja ir tāda, ka vēja turbīnas izmanto lāpstiņas, lai savāktu vēja potenciālo un kinētisko enerģiju. Vējš griež lāpstiņas, kas savukārt griež rotoru, kurš ir savienots ar ģeneratoru, lai radītu elektroenerģiju.

Lielākajai daļai vēja turbīnu ir četras pamatdaļas:

• Lāpstiņas ir piestiprinātas pie rumbas, kas griežas, lāpstiņām griežoties. Lāpstiņas un rumba kopā veido rotoru.
• Gondolā atrodas pārnesumkārba, ģenerators un elektriskās sastāvdaļas.
• Tornis tur rotora lāpstiņas un ražošanas iekārtas augstu virs zemes.
• Pamatne notur turbīnu vietā uz zemes.

Vēja turbīnu veidi:

Lielās un mazās turbīnas iedalās divās pamatkategorijās, pamatojoties uz rotora orientāciju: horizontālās ass un vertikālās ass turbīnas.

Horizontālās ass turbīnas mūsdienās ir visizplatītākais vēja turbīnu veids. Šāda veida turbīna nāk prātā, domājot par vēja enerģiju, ar lāpstiņām, kas izskatās līdzīgi lidmašīnas propellerim. Lielākajai daļai šo turbīnu ir trīs lāpstiņas, un, jo augstāka ir turbīna un jo garāka ir lāpstiņa, jo vairāk elektroenerģijas parasti tiek saražots.

Vertikālās ass turbīnas izskatās daudz vairāk kā olu sitamais, nevis lidmašīnas propelleris. Šo turbīnu lāpstiņas ir piestiprinātas gan vertikālā rotora augšpusē, gan apakšā. Tā kā vertikālās ass turbīnas nedarbojas tik labi kā to horizontālie analogi, tās mūsdienās ir daudz retāk sastopamas.

Cik daudz elektroenerģijas saražo turbīna?

Tas ir atkarīgs no situācijas. Turbīnas izmērs un vēja ātrums caur rotora lāpstiņām nosaka saražotās elektroenerģijas daudzumu.

Pēdējās desmitgades laikā vēja turbīnas ir kļuvušas garākas, ļaujot izmantot garākus lāpstiņas un labākus vēja resursus, kas pieejami lielākos augstumos.

Lai visu aplūkotu perspektīvā: vēja turbīna ar aptuveni 1 megavata jaudu var saražot pietiekami daudz tīras enerģijas aptuveni 300 mājām katru gadu. Vēja turbīnas, ko izmanto uz sauszemes esošās vēja elektrostacijās, parasti saražo no 1 līdz gandrīz 5 megavatiem. Lai lielākā daļa liela izmēra vēja turbīnu sāktu ražot elektroenerģiju, vēja ātrumam parasti ir jābūt aptuveni 9 jūdzēm stundā vai lielākam.

Katrs vēja turbīnu veids spēj saražot maksimālo elektroenerģijas daudzumu noteiktā vēja ātruma diapazonā, kas bieži vien ir no 48 līdz 55 jūdzēm stundā. Tomēr, ja vējš pūš mazāk, ražošana parasti samazinās eksponenciāli, nevis apstājas pavisam. Piemēram, ja vēja ātrums samazinās uz pusi, saražotās enerģijas daudzums samazinās astoņas reizes.

Vai jums vajadzētu apsvērt vēja enerģijas risinājumus?

Vēja enerģijas ražošana joprojām ir viena no mazākajām oglekļa pēdām no visiem enerģijas avotiem. Tai ir būtiska loma mūsu valsts energoapgādes nākotnē, atbalstot pasaules enerģijas pāreju un pieaugošo pieprasījumu pēc ilgtspējīgiem enerģijas resursiem.

Vēja enerģija ir arī viena no labākajām metodēm, kā korporācijas, universitātes, pilsētas, komunālie pakalpojumi un citas organizācijas var ātri pāriet uz bezizmešu enerģiju plašā mērogā. Viens virtuāls elektroenerģijas pirkuma līgums (VPPA) var nodrošināt desmitiem līdz simtiem megavatu neto nulles elektroenerģijas uz 10 līdz 25 gadiem. Lielākā daļa līgumu atbilst arī papildināmības principam, kas nozīmē, ka neto jauni tīras enerģijas avoti aizstāj potenciāli vecākus, augstākas emisijas enerģijas avotus.

Kura ir labākā vieta vēja enerģijas projektam?

Vēja enerģijas projektiem ir seši pamatapsvērumi:

• Vēja pieejamība un vēlamās atrašanās vietas
• Ietekme uz vidi
• Kopienas ieguldījums un vietējā vajadzība pēc atjaunojamās enerģijas ražošanas
• Labvēlīga politika štatu un federālā līmenī
• Zemes pieejamība
• Spēja pieslēgties elektrotīklam

Tāpat kā komerciālos saules fotoelektrisko paneļu projektos, arī vēja enerģijas uzstādīšanas uzsākšanai ir jāsaņem atļaujas. Šis kritiskais solis palīdzēs noteikt, vai projekts ir finansiāli dzīvotspējīgs un vai tam ir labvēlīgs riska profils. Galu galā mērķis ir panākt, lai komerciāla mēroga vēja projekti piegādātu elektronus tīklam vēl gadu desmitiem. Būvnieka UN projekta finansiālās stabilitātes nodrošināšana nodrošinās panākumus paaudzei vai pat vairāk.