Energjia e erës është një nga energjitë më të rëndësishme të rinovueshme në botë. Përdoret gjithnjë e më shumë për shkak të aftësisë së tij për të gjeneruar energji të pastër pa prodhuar gazra serë. Prandaj, është thelbësore të dihet funksionimi i tij dhe, në veçanti, ai i turbinave me erë. Këtu, ne do të mbulojmë në thellësi se si funksionojnë dhe karakteristikat e tyre kryesore.
Një turbinë me erë, e njohur edhe si turbinë me erë, është një nga elementët themelorë të këtij lloji të energjisë. Edhe pse në përgjithësi të gjitha turbinat ndajnë aspekte të ngjashme, ka lloje të ndryshme në varësi të fermës së erës ose instalimit. Për më tepër, turbinat kanë evoluar që nga modelet e tyre të para, duke na lejuar të marrim energji në një mënyrë gjithnjë e më efikase.
Në këtë artikull, ne do t'ju tregojmë gjithçka që duhet të dini për turbinat me erë, karakteristikat e tyre dhe mënyrën e funksionimit të tyre, si dhe detaje shtesë rreth strukturës së fermave me erë.
Çfarë është një turbinë me erë
Një turbinë me erë është një pajisje mekanike që konverton energjinë e erës në energji elektrike. Është projektuar për të kthyer energjinë kinetike të erës në energji mekanike përmes lëvizjes së teheve të rotorit, e cila më pas shndërrohet në energji elektrike falë një gjeneratori.
Parimi themelor i funksionimit të një turbine me erë bazohet në tre ligje themelore të fizikës:
- Energjia e prodhuar nga turbina është proporcionale me katrorin e shpejtësisë së erës. Kjo do të thotë, nëse shpejtësia e erës dyfishohet, fuqia e gjeneruar rritet katër herë.
- Energjia e disponueshme është proporcionale me zonën e fshirë nga tehet, që do të thotë se sa më të mëdha të jenë tehet, aq më e madhe është sasia e energjisë së kapur.
- Efikasiteti maksimal teorik i një turbine me erë është 59%, i njohur si kufiri Betz.
Ndryshe nga mullinjtë e vjetër të erës, të cilët ushqeheshin me shtytje të drejtpërdrejtë të erës, turbinat moderne përdorin parime më komplekse aerodinamike, siç është efekti Venturi, për të kapur sa më shumë energji.
Brendësia e gjeneratorëve të erës
Brenda një turbine me erë, gjejmë disa elementë kyç që lejojnë që energjia kinetike e erës të shndërrohet në energji elektrike. Rotori, i përbërë nga tehe, është përgjegjës për kapjen e energjisë së erës dhe për ta bërë atë të rrotullohet rreth boshtit të saj.
Kjo lëvizje rrotulluese transmetohet te gjeneratori elektrik përmes një sistemi të trenit të fuqisë, i cili përfshin kutinë e shpejtësisë që rrit shpejtësinë e rrotullimit në nivele të përshtatshme për gjeneratorin. Gjeneratori bazohet në ligjin e Faradeit, i cili thotë se si energjia mekanike rrotulluese shndërrohet në energji elektrike.
Për ta bërë këtë, sistemi përfshin një rotor të lidhur me alternatorin, i cili transformon lëvizjen mekanike në energji elektrike. Energjia elektrike e prodhuar mund të përdoret drejtpërdrejt ose të ruhet në bateri për përdorim të mëvonshëm.
Elementet e një turbine me erë
Një turbinë me erë përbëhet nga elementë të ndryshëm që punojnë së bashku për të siguruar funksionimin optimal të turbinës dhe shndërrimin efektiv të energjisë së erës në energji elektrike. Këto janë përbërësit kryesorë:
- Rotori: Rotori është elementi që mbledh energjinë nga era. Ai përbëhet nga tehet, të cilat rrotullohen edhe me shpejtësi të ulët të erës, falë dizajnit të tyre aerodinamik.
- Sistemi i bashkimit: Është grupi i mekanizmave që lidh tehet me rotorin e gjeneratorit për të transferuar lëvizjen e rrotullimit.
- Shumëzuesi ose kutia e shpejtësisë: Ky sistem rrit shpejtësinë e rrotullimit nga afërsisht 10-40 RPM të rotorit në 1.500 RPM të nevojshme në gjenerator për të prodhuar energji elektrike.
- Gjenerator: Gjeneratori e shndërron energjinë mekanike në energji elektrike. Në varësi të turbinës, fuqia e saj mund të variojë nga 5 kW në 10 MW në modelet më të fundit.
- Motori i orientimit: Ai lejon që nacela dhe rotori të rrotullohen për të përballuar gjithmonë drejtimin mbizotërues të erës.
- Mbështetës direk: Është struktura që mbështet gjeneratorin dhe rotorin. Sa më e madhe të jetë turbina, aq më e lartë është lartësia në të cilën ndodhet kërthiza.
- Tehe dhe anemometra: Anemometrat matin shpejtësinë e erës, ndërsa sensorët frenojnë fletët kur era tejkalon disa pragje, duke parandaluar dëmtimin e turbinës.
Llojet e turbinave me erë
Ekzistojnë dy lloje kryesore të turbinave me erë, të diferencuara nga orientimi i boshtit të rotorit:
- Turbinat e boshtit horizontal: Janë tradicionalet e përdorura në impiantet e erës, me bosht rrotullimi paralel me tokën. Ky lloj është më efikasi për sa i përket energjisë së kapur nga sipërfaqja e fshirë.
- Turbinat me bosht vertikal: Këto turbina kanë avantazhin e kapjes së erërave në çdo drejtim pa pasur nevojë të riorientohen, megjithëse efikasiteti i tyre është zakonisht më i ulët në krahasim me ato me bosht horizontal.
Përveç kësaj, ka dizajne të reja në zhvillim, të tilla si turbinat e erës pa tehe, të cilat përfitojnë nga lëkundjet e erës për të gjeneruar energji elektrike, megjithëse janë ende në fazën e zhvillimit.
Funksionimi i një ferme me erë
Një fermë ere përbëhet nga disa turbina me erë të vendosura në mënyrë strategjike për të shfrytëzuar sa më shumë erërat mbizotëruese në zonë. Kompleti i turbinave lidh energjinë elektrike të prodhuar nëpërmjet një rrjeti të brendshëm që e transporton atë në një nënstacion, ku energjia elektrike shndërrohet në një tension të përshtatshëm për shpërndarje.
Për të siguruar funksionimin dhe efikasitetin e vazhdueshëm të parkut, përdoren sisteme kontrolli që monitorojnë shpejtësinë e erës, orientimin e nacelave dhe statusin e turbinave. Kjo lejon që prodhimi i energjisë elektrike të maksimizohet dhe të shmangen dëmtimet në rast të erërave shumë të forta.
Për më tepër, disa objekte përdorin turbina me erë në det të hapur (në det të hapur) të cilat edhe pse janë më të shtrenjta për t'u instaluar, ofrojnë mundësinë për të përfituar nga erërat më konstante dhe më të forta në det.
Avantazhet dhe disavantazhet e energjisë së erës
Ashtu si burimet e tjera të energjisë, energjia e erës ka avantazhe dhe disavantazhe:
Përfitimet:
- Është një burim energjie i rinovueshëm, i pashtershëm dhe nuk lëshon gazra serë.
- Kjo i lejon zvogëloni varësinë të lëndëve djegëse fosile.
- Parqet e erës mund të instalohen në vende të ndryshme, duke përfshirë zonat detare dhe tokat bujqësore pa ndikuar në përdorimet e tyre.
- Su Gjurma e karbonit është minimale krahasuar me teknologjitë e tjera të energjisë.
disavantazhet:
- Efikasiteti varet nga disponueshmëria e erës, gjë që e bën atë a burim i ndërprerë të energjisë.
- Ndikimi vizual dhe zanor i fermave me erë mund të jetë një disavantazh në disa zona.
- Turbinat e mëdha mund të ndikojnë në kafshët e egra, veçanërisht zogjtë, kështu që këta faktorë duhet të merren parasysh gjatë zgjedhjes së vendndodhjeve.
- Kostoja fillestare e instalimit është e lartë, edhe pse paguhet në planin afatgjatë.
Energjia e erës vazhdon të jetë një nga opsionet më të mira për prodhim energjie më të qëndrueshme dhe miqësore me mjedisin. Me përparimet e vazhdueshme teknologjike, turbinat me erë jo vetëm që po përmirësohen në aspektin e efikasitetit, por gjithashtu po bëhen më të aksesueshme dhe më pak ndërhyrëse në aspektin vizual dhe zanor, duke i bërë ato një opsion të zbatueshëm për të ardhmen e energjisë globale.