El turbinë me erë Është një pajisje e krijuar për të transformuar energjinë kinetike të erës në energji mekanike dhe më pas ta shndërrojë atë në energji elektrike. Është një nga teknologjitë më efektive dhe më të qëndrueshme në fushën e energjisë së rinovueshme për shkak të aftësisë së saj për të prodhuar energji elektrike pa emetuar gazra ndotës.
Çfarë është një turbinë me erë?
Un turbinë me erë Është një lloj aeromotori që përdor energjinë e erës, domethënë forcën e erës, për ta kthyer atë në energji elektrike. Ai funksionon në mënyrë të ngjashme me mullinjtë tradicionalë të erës, por në vend që të përdorë energji për të bluar drithërat ose për të pompuar ujin, ai gjeneron energji elektrike.
Energjia që prodhon varet nga forca e erës dhe madhësia e turbinës së erës. Në mënyrë tipike, këto pajisje instalohen në ferma me erë, qoftë në tokë ose në det, ku erërat janë më të forta dhe konstante.
Pjesët kryesore të një turbine me erë
L turbinat e erës Ato përbëhen nga disa pjesë thelbësore për funksionimin e tyre. Më tej, ne do të përshkruajmë secilën prej tyre:
1.rotor
Rotori është element celular përgjegjës për kapjen e energjisë kinetike të erës dhe shndërrimin e saj në energji mekanike. Ai përbëhet nga tehet dhe tufa, e cila bashkon tehet me boshtin e makinës. Ai rotor Mund të jetë hapësirë fikse ose hapsirë e ndryshueshme, në varësi të faktit nëse tehet janë të fiksuara ose mund të rrotullohen në boshtin e tyre për t'iu përshtatur shpejtësisë së erës.
Në turbinat më të mëdha me erë, rotori zakonisht ka një diametër që mund të arrijë më shumë se 160 metra në prototipet në det, duke lejuar prodhimin deri në 5 MW (megavat). Shpejtësia e rrotullimit të këtyre turbinave të mëdha me erë është ndërmjet 20 dhe 50 rpm (rrotullimet në minutë), ndërsa ato më të voglat mund të arrijnë më shumë se 300 rpm.
2. Tehet
L pallati Ato janë vendimtare për funksionimin e turbinës së erës, pasi ato janë përgjegjëse për kapjen e forcës së erës. Ato u nënshtrohen ngarkesave të forta aerodinamike, veçanërisht në skajet e tehut, të cilat mund të arrijnë kufirin e rezistencës së materialit. Për këtë arsye, tehet janë prodhuar nga materiale të lehta dhe rezistente, të tilla si tekstil me fije qelqi ose karboni, duke qenë në gjendje t'i rezistojnë kushteve ekstreme të motit.
Në varësi të numrit të fletëve, turbinat me erë mund të jenë me një fletë, me dy fletë, me tre tehe ose me shumë tehe, megjithëse më të zakonshmet janë me tre teh, pasi ato ofrojnë një ekuilibër midis efikasitetit dhe stabilitetit. Turbinat me erë me tre tehe lejojnë efikasitet afër 40% dhe janë më të përdorurat në instalimet me fuqi të lartë.
3. Shumëzues
Shumëzuesi ka një funksion shumë të rëndësishëm: përshtatni shpejtësinë e ulët të rrotullimit të rotorit me shpejtësi më të madhe në mënyrë që gjeneratori elektrik të funksionojë në mënyrë efikase. Ky proces kryhet nëpërmjet një sërë ingranazhesh që lidhin boshtin me shpejtësi të ulët me boshtin me shpejtësi të lartë. Në disa modele moderne, ky sistem zëvendësohet me elemente elektronikë që kryejnë të njëjtin funksion pa pasur nevojë për ingranazhe.
4. Gjenerator elektrik
El Gjenerator elektrik Është komponenti përgjegjës për transformimin e energjisë mekanike në energji elektrike. Gjeneratorët mund të jenë të llojeve të ndryshme: sinkron ose asinkron, në varësi të dizajnit të turbinës së erës. Në turbinat më moderne me erë, qëllimi është të optimizohet marrëdhënia midis gjeneratorit dhe elementëve të tjerë si shumëzuesi ose kutia e shpejtësisë për të përmirësuar performancën.
5. Gondolë
La gondolë Është kutia që përmban përbërësit kryesorë të turbinës së erës, të tilla si gjeneratori, kutia e shpejtësisë dhe sistemet e kontrollit. Ajo është e montuar në majë të kullës dhe është e ekspozuar ndaj kushteve ekstreme të motit, ndaj është ndërtuar me materiale të forta por të lehta (përgjithësisht tekstil me fije qelqi dhe çelik). Përveç kësaj, kërpudha mund të rrotullohet për t'u orientuar automatikisht në drejtimin e erës bazuar në të dhënat e mbledhura nga lopata dhe anemometri.
6. Kulla
Kulla është struktura që ngre fletët dhe kërthizën në një lartësi të mjaftueshme për të përfituar më mirë nga era. Sa më e lartë të jetë kulla, aq më e fortë është era, e cila rrit prodhimin e energjisë. Kullat janë bërë përgjithësisht prej çeliku me tuba dhe mund të arrijë lartësi deri në 150 metra ose më shumë në turbinat e mëdha me erë.
Funksionimi i një turbine me erë
Funksionimi i një turbine me erë bazohet në shndërrimin e energjisë kinetike të erës në energji elektrike, përmes një procesi që përfshin disa faza:
- Era lëviz fletët e rotorit, duke gjeneruar kështu energji mekanike.
- Rrotullimi i rotorit transmetohet në boshtin kryesor, i cili është i lidhur me shumëzuesin e shpejtësisë.
- Shumëzuesi rrit shpejtësinë e boshtit të ngadaltë për ta përshtatur atë me gjeneratorin elektrik.
- Gjeneratori e shndërron energjinë mekanike në energji elektrike.
- Energjia elektrike e prodhuar transmetohet përmes sistemit të evakuimit në rrjetin elektrik ose ruhet për përdorim të mëvonshëm.
Performanca e turbinës së erës varet nga disa faktorë, si shpejtësia e erës, diametri i rotorit dhe lartësia e kullës. Përveç kësaj, modelet moderne përfshijnë mekanizma sigurie si frenat e diskut dhe sistemet automatike të ndalimit në rast të erërave tepër të forta.
Çfarë lloj turbinash me erë përdoren zakonisht?
Turbinat me erë më të zakonshme janë ato boshti horizontal dhe tre tehe, pasi ato ofrojnë performancën dhe stabilitetin më të mirë në krahasim me dizajnet e tjera. Këto turbina me erë përdoren si në instalime të vogla të izoluara ashtu edhe në ferma të mëdha me erë në tokë ose në det.
Përveç kësaj, ka turbina boshti vertikal, megjithëse përdorimi i tij është më i kufizuar për shkak të efikasitetit më të ulët. Megjithatë, teknologjitë dhe materialet e reja po studiohen për të përmirësuar performancën e tyre, veçanërisht në zonat urbane ku kushtet e erës mund të jenë më të parregullta.
Materialet e përdorura në turbinat e erës
Turbinat moderne me erë ndërtohen me një kombinim të materiale rezistente dhe të lehta që e lejojnë atë të përballojë kushtet ekstreme të motit dhe në të njëjtën kohë të minimizojë peshën e komponentëve për të përmirësuar performancën:
- Tehet janë bërë kryesisht prej tekstil me fije qelqi të përforcuara me karbon ose poliestër, gjë që i bën ato jashtëzakonisht të lehta por në të njëjtën kohë shumë rezistente.
- Kullat janë zakonisht çeliku me tuba, edhe pse disa versione më moderne janë duke eksperimentuar fibër karboni dhe materiale të tjera të përbëra.
- Nacela dhe elementët e tjerë strukturorë janë bërë prej çeliku të përforcuar dhe të veshura me materiale rezistente ndaj korrozionit për të siguruar qëndrueshmëri afatgjatë, edhe në mjedise detare.
Rentabiliteti i turbinave me erë
La energji eolica Është një nga format më fitimprurëse dhe konkurruese të energjisë sot. Sipas raporteve të fundit, kostoja e gjenerimit të energjisë elektrike duke përdorur turbinat e erës është shumë më e ulët se ajo e energjive jo të rinovueshme, siç janë karburantet fosile. Madje është treguar të jetë më konkurrues se energjitë e tjera të rinovueshme, siç është dielli.
Në Spanjë, për shembull, një fermë ere 20 MW mund të gjenerojë përreth 40 GWh në vit, që do të mjaftonte për të furnizuar rreth 15.000 familje.
Një avantazh tjetër i rëndësishëm është se turbinat me erë kanë një ndikim shumë më të ulët mjedisor sesa teknologjitë e tjera të prodhimit të energjisë, pasi ato nuk lëshojnë gazra ndotës ose nuk kërkojnë lëndë djegëse fosile për të funksionuar. Megjithatë, duhet të merren parasysh faktorë të tillë si zhurma, ndikimi vizual dhe disa efekte te zogjtë dhe lakuriqët e natës në zonat afër.
Me pak fjalë, turbinat me erë janë një teknologji kyçe për zhvillimin e energjisë së rinovueshme dhe luajnë një rol themelor në tranzicionin drejt një sistemi energjie më të pastër dhe më të qëndrueshëm.