Вітер, і вітрова енергія, давно використовуються людством в своїх цілях. Жителі стародавнього Вавилона і Китаю використовували силу вітру для поливу зрошуваних культур в сільському господарстві. А перші вітрильні човни з'явилися ще раніше. В середні віки в Європі використовувалися вітряні млини, щоб розмолоти зерно в борошно. Тому можна сміливо заявити про ефективність вітрової енергії в історії людства.
Фізично процес відбувається наступним чином. Сонце нагріває атмосферу нерівномірно, тому деякі ділянки тепліше, а деякі - холодніше. Повітря рухається з теплих ділянок - в холодні, створюючи вітер.
Цю силу вітру і використовують в вітрогенератори (вітряні електростанції). Вітер обдуває гвинт вітрогенератора. тим самим приводячи його в рух. Для обертання гвинта, потрібен вітер, зі швидкістю близько 25 км / ч.
конструкція вітрогенератора
Сам вітрогенератор складається з наступних основних частин:
- Ротор (лопаті вітряної електростанції) - перетворює енергію вітру в енергію обертання. Більшість сучасних роторів вітрових турбін складається з трьох лопатей.
- Сучасні лопаті вітряних електростанцій в діапазоні 30 метрів в довжину, як правило, виготовлені з армованого скловолокном поліестеру або деревно-епоксидної смоли. Швидкість обертання лопатей від 12 до 24 оборотів в хвилину на низькій швидкості.
- Редуктор підвищує швидкість обертання валу з низькою швидкості (приблизно від 12 до 24 оборотів в хвилину) до високої швидкості обертання (приблизно 1000 - 3000 оборотів в хвилину), і приводить в рух генератор. Деякі сучасні вітряки мають генератор, підключений безпосередньо до лопат.
- Генератор використовує магнітні поля, щоб перетворити результуючу обертальну енергію в електричну енергію.
- Анемометр і флюгер розташовані на задній стороні корпусу вітрової турбіни і вимірюють швидкість вітру. Зібрана інформація використовується системою управління для того, щоб виробляти максимальну кількість енергії. Дані швидкості вітру також використовуються для контролю роботи і дозволяють операційній системі починати і зупиняти турбіну. Сучасна вітряна електростанція починає виробляти енергію при швидкості вітру від 4 м / с і вимикається при швидкості близько 25 м / с. Механізм нишпорення повертає ротор в переважний напрямок вітру.
- Вежа вітрогенератора виготовляється зі сталевих труб, хоча гратчасті башти до сих пір використовуються в деяких країнах. Вежі для сучасних вітрових електростанцій бувають висотою від 60 метрів до 100 метрів.
- Трансформатор перетворює напругу, яке потрібно для електричної мережі. Трансформатор може бути вбудований в вежу або розташований біля основи башти.
Кращі місця для установки вітряних електростанцій - це прибережні райони, які відкриті сильним і постійним потокам вітру. Деякі вітрогенератори встановлюють прямо в море. Лопаті спеціально піднімають на максимальну висоту, туди, де вітер має найбільшу силу.