ЧТО ТАКОЕ ВЕТЕР?
Ветер создается движением больших воздушных масс между различными зонами атмосферного давления. Перепады давления вызваны разницей в плотности между теплым и холодным, сухим и влажным воздухом. Теплые и влажные воздушные массы поднимаются вверх, а на их место перемещаются более прохладные и сухие.
Направления ветра различны на разных высотах, а более высокие ветры сильнее и постояннее. Направление ветров также влияет на вращение Земли.
ВЫЗОВ:
ПОПРОБУЙ РАЗНЫЕ ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ И ИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
- Создавай и контролируй поток ветра;
- Все ветряки имеют одинаковую площадь;
- Генерируй квант энергии с каждым из них.
Сколько времени вам потребовалось в каждом случае?
Какая электростанция самая эффективная?
ТУРБИНА „SAVONIUS“ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ
Чашеобразные крылья вращаются на вогнутой стороне за счет более сильного сопротивления воздуха, чем на выпуклой стороне.
Такие электростанции очень малоэффективны, зато начинают крутиться при очень слабом ветре с любого направления. Они используются там, где важна простота конструкции и надежность.
ТУРБИНА С ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ОСЬЮ
Поворачивается за счет подъемной силы, действующей на крылья. Начинает крутиться при умеренном ветре. Все крылья работают одновременно, поэтому они очень эффективны, но их нужно постоянно поворачивать против ветра. Они очень стабильны, потому что силы действуют одинаково в течение всего цикла вращения. Это позволяет производить эти силовые установки огромных размеров.
СПИРАЛЬНАЯ ТУРБИНА „DARRIEUS“ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ
Силовая установка среднего КПД вращается под действием подъемной силы. Спиральная форма лопастей значительно снижает вибрации, характерные для ветряков с вертикальной осью. Работает при умеренном ветре с любого направления, но ветер их сильно качает. Такие турбины имеют стартеры.
КАК МЫ ИСПОЛЬЗУЕМ ЭНЕРГИИ ВЕТРА?
ВЧЕРА
- Ветер был основным источником энергии в судоходстве.
- Механическая энергия, вырабатываемая ветряными мельницами, использовалась для измельчения зерна или подъема воды.
CЕГОДНЯ
- Ветер используется почти исключительно в развлекательном и спортивном парусном спорте.
- На суше и на море строятся огромные. электрогенерирующие ветряные электростанции, эффективность которых приближается к теоретическому пределу возможности.
ЗАВТРА
- Турбопарусы и воздушные змеи вернут ветер в промышленное судоходство.
- Парящие электростанции разрабатывают высоко, где ветры сильные и постоянные.
- В электростатических электростанциях ветер переносит заряженные частицы, создавая разность потенциалов и электрический ток.
КАК РАБОТАЕТ ЭНЕРГИЯ ВЕТРА?
Ветряк электростанции преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию. Это превращается в электрическую энергию при вращении генератора.
КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
Обороты силовой установки увеличены, чтобы поддерживать оптимальную скорость вращения генератора. Силовые установки с медленными передачами генераторы не имеют редукторов.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Электростанции улавливают энергию ветра, уменьшая его скорость. 100% КПД электростанции при попутном ветре остановился бы совсем, но это невозможно, потому что неподвижный воздух больше не вращал бы его. Закон Беца гласит, что ни одна электростанция не может использовать более 59,3% кинетической энергии ветра.
УГОЛ КРЫЛА
В современных электростанциях он регулируется в зависимости от скорости ветра. В более простых, жертвуя эффективностью, крылья зафиксированы под оптимальным углом.
АЭРОДИНАМИКА
Крыло вращается под действием действующих на него аэродинамических сил. Они образуются из-за неравномерного давления и сил трения на поверхности распределительной лопатки при обтекании ее воздухом. Эти силы можно свести к подъемной силе и силе сопротивления.