Parcs eòlics (parcs eòlics) - dispositius d’un disseny especial en què l’energia eòlica es converteix en energia elèctrica. Cada dia es fan més populars. Utilitzar fonts d’energia naturals i, el més important, les renovables, centrals eòliques còmodes i simples, els anomenats molins de vent, són una excel·lent alternativa a les centrals tradicionals, especialment a les cases particulars.
Utilitzant energia eòlica
Els molins de vent, o més aviat el principi de la seva acció, van ser oblidats sense oblidar els anys vint del segle passat. Tanmateix, l’energia eòlica no es va utilitzar fins i tot per obtenir energia elèctrica. Ella va impulsar pedres de molins, va ser utilitzada com a material mecànic per a vaixells de vela, i després va llançar bombes per bombar aigua en dipòsits, és a dir, convertida en energia mecànica.
L'energia eòlica va començar a desenvolupar-se ràpidament a finals dels anys seixanta del darrer segle XX. Aleshores, els transportistes energètics tradicionals mancaven enormement; a més, augmentaven bruscament el preu i els problemes ambientals associats al seu ús es feien cada cop més aguts.
Va promoure l’ús de fonts d’electricitat alternatives, incloent l’energia eòlica i el progrés tecnològic. Han aparegut nous materials d’alta resistència i bastant lleugers, que permeten la construcció de torres de fins a 120 m d’alçada i enormes fulles.
Els vents que bufen a moltes regions del planeta són capaços de fer girar les turbines de la central elèctrica a una velocitat suficient per proporcionar energia a cases particulars, petites granges o escoles de les zones rurals.
Però a qualsevol bóta de mel hi ha almenys una mosca a la pomada. No es pot sofrir el vent, no bufa sempre, sobretot en la mateixa direcció i a la mateixa velocitat. El progrés tecnològic no s’atura. Si avui en dia els parcs eòlics per a una casa privada, que generen centenars de quilowatts d'electricitat, ja no són una raresa, demà potser desenes de megavatios es convertiran en rutines diàries. En qualsevol cas, ja hi ha parcs eòlics amb una capacitat de 5 mW o més.
Avantatges i desavantatges dels parcs eòlics
A més de l’ús de l’energia eòlica lliure i la independència de fonts d’electricitat externes, les centrals eòliques tenen diversos avantatges significatius. No hi ha cap problema ambiental d’emmagatzematge i eliminació de residus i el mètode per produir energia és un dels més respectuosos amb el medi ambient. Sense oblidar com un aerogenerador estèticament mira contra el cel, es pot considerar el seu avantatge que la instal·lació pugui ser estacionària i mòbil.
A més, avui en dia ja és possible seleccionar un parc eòlic d’un model i capacitat adequats o utilitzar una planta que combini l’ús de diverses fonts d’energia, tradicionals i alternatives. Pot ser una central dièsel o eòlica.
Els parcs eòlics també tenen desavantatges. D'una banda, són tan sorolloses que les instal·lacions grans s'han d'apagar durant la nit. En segon lloc, sovint interfereixen amb el tràfic aeri o les ones de ràdio. En tercer lloc, cal situar-los en àrees realment enormes. I hi ha un altre inconvenient important de les estructures lobulades: s’han d’apagar durant els vols massius d’ocells estacionals.
Tipus de parcs eòlics
Segons la funcionalitat de la central, els parcs eòlics es poden dividir en estacionaris i mòbils, o mòbils.Les potents instal·lacions estacionàries requereixen tot un treball preparatori, però són capaces d’acumular una quantitat d’electricitat suficient per utilitzar-la en temps tranquil en bateries recarregables.
Les centrals elèctriques mòbils són més senzilles en el disseny, sense pretensions, fàcils d’instal·lar i fàcils d’operar. Generalment s’utilitzen per alimentar aparells elèctrics o en viatjar.
El disseny distingeix entre parcs eòlics de paletes i rotors.
Al lloc d’instal·lació del parc eòlic hi ha:
- terreny. S’instal·len en terrenys alts i són més habituals en l’actualitat;
- litoral. Es construeixen a la zona costanera dels mars i oceans, on a causa d’una escalfació desigual de terra i aigua, els vents bufen constantment;
- en alta mar. Estan construïdes al mar a una distància de 10-15 km de la costa, on els vents marins bufen constantment;
- flotant També es troben a la mateixa distància de la costa que a la costa, però en una plataforma flotant.
Per l’àmbit de la central elèctrica, els aerogeneradors són industrials i domèstics.
Parc eòlic de Vane
Els parcs eòlics Vane, líders en el mercat eòlic, s’han familiaritzat. En un gran somni, s'instal·la un mecanisme de fulla amb un eix de gir horitzontal, principalment un de tres fulles, i la seva potència depèn de la mida de les fulles. Aquest agregat aconsegueix la seva màxima velocitat de rotació quan les fulles són perpendiculars al flux del vent, per tant, el seu disseny preveu que el dispositiu faci girar automàticament l’eix de rotació en forma d’ala estabilitzadora en sistemes de control de vaixells petits i electrònics en estacions més potents.
Els parcs eòlics de paletes es diferencien principalment pel nombre de pales. Poden ser de diverses fulles, de dues fulles, fins i tot amb una fulla i contrapès.
Parcs eòlics rotatius
Les centrals eòliques, rotatives o rotatives, tenen un eix de rotació vertical i són independents de la direcció del vent. Aquest és un avantatge important quan s'utilitzen corrents d'aire de fil de superfície. L’inconvenient d’un parc eòlic d’aquest disseny és l’ús de generadors de múltiples pols que operen a velocitats baixes i no estan molt estès.
Aquestes instal·lacions són de moviment lent i, per tant, no generen gaire soroll. A més, el seu avantatge és la simplicitat dels circuits elèctrics, que no es veuen violats per ràfegues sobtades aleatòries.
Els experts creuen que els parcs eòlics rotatius són els més prometedors per a la gran energia eòlica. És cert que per promoure aquesta instal·lació cal aplicar-hi energia externa. Només quan assoleix determinades prestacions aerodinàmiques entra en mode generador des del mode motor.
Sistema combinat eòlic-dièsel
Un gran nombre d'instal·lacions compensa el desavantatge dels aerogeneradors (subministrament desigual d'electricitat) a les grans xarxes.
També podeu compensar aquest inconvenient mitjançant sistemes combinats en què hi ha dispositius especials que distribueixen la càrrega entre la central eòlica (aerogenerador) i el motor dièsel. Per tant, les xarxes autònomes de baixa potència de 0,5 a 4 MW combinades amb un motor dièsel poden funcionar de manera fiable i uniforme.
L’equip modern, que estalvia al voltant d’un 65% del combustible líquid a l’any, permet connectar un motor dièsel o apagar-lo en pocs segons si cal.
Parcs eòlics domèstics i industrials
Les centrals eòliques domèstiques tenen una potència de 250 W a 15 kW, poden funcionar conjuntament amb plaques solars, amb o sense bateria.
L’electricitat generada pels parcs eòlics domèstics és bastant cara, però sovint passa que simplement no hi hagi altres fonts.
Els parcs eòlics domèstics a Rússia es fabriquen amb un generador de corrent directe que carrega bateries de fins a 800 Ah. Tots els electrodomèstics poden funcionar a partir d’aquestes bateries de la casa: un televisor, un bullidor elèctric, etc.
El procés de càrrega de les bateries després de desconnectar la càrrega pot ser bastant llarg, segons la força del vent i la potència del generador.
També hi ha parcs eòlics nacionals al mercat rus, que són bastant cars, però solen donar menys de la meitat del poder nominal.
Els parcs eòlics industrials es distingeixen per una potència significativament més gran i solen integrar-se a xarxes úniques.
Els parcs eòlics privats solen tenir una capacitat de 3 a 5, menys sovint de 10 kW. Si la velocitat mitjana anual del vent a la regió arriba als 3-4 m / s, un parc eòlic pot proporcionar electricitat a una casa de camp, una estació de servei o un petit cafè.
Les principals característiques del parc eòlic
L'energia nominal és el principal indicador que caracteritza totes les centrals elèctriques, els aerogeneradors no en són una excepció. Està determinada per la potència generada pel generador a una velocitat mitjana del vent de 12 m / s, i depèn del tipus d’estació.
El següent indicador important és el voltatge nominal del parc eòlic que genera el generador. Pot ser de 220 V o 12 V i 24 V.
L’energia elèctrica del generador depèn de la potència de la turbina. Com que la potència de la turbina és més gran, més gran és el seu diàmetre i, per tant, més fort sigui el pal, aquest indicador és important a l’hora d’escollir i calcular el disseny del pal.
L’aerogenerador presenta diverses característiques més. El seu rendiment és important: aquesta és la quantitat d'electricitat que genera el dispositiu a l'any. A l’hora d’escollir un aerogenerador, cal conèixer la velocitat màxima del vent que pot suportar la turbina i la seva velocitat mínima (d’inici) a la qual comença a girar. A l’hora d’escollir una freqüència de rotació de turbina i el nombre de pales hi tenen un paper important.
Principi d’explotació i ordenació del parc eòlic
En un parc eòlic, un corrent d'aire fa girar una roda amb fulles, des de la qual es transmet el parell a altres mecanismes. Com més grans siguin les dimensions de la roda, major serà el flux d’aire que captura i, per tant, gira més ràpid.
En el llenguatge de la física, la velocitat lineal del vent es converteix en la velocitat angular de gir de l’eix del generador, que, al seu torn, converteix el moviment de rotació en energia elèctrica, transmetent-lo a través del controlador a les bateries. A la sortida del dispositiu, l’electricitat ja és adequada per a ús domèstic.
És a dir, un petit parc eòlic consta d’una turbina, pales, cua (mecanisme rotatiu), un pal amb cables d’extensió, bateries, un controlador de càrrega i un inversor que converteix 12 V a 220 V.
A més d’aquests dispositius, un parc eòlic industrial també conté sistemes de seguiment de la direcció del vent i la seva velocitat, l’estat del generador eòlic i la protecció contra les descàrregues de llamps. A més, el pal no fa front a les càrregues d’una escala més gran, i és substituït per una torre, en la qual es troben tots els equips addicionals.
Disseny del parc eòlic
El principal indicador que permet decidir l’ús d’un parc eòlic és la velocitat mitjana del vent anual, que hauria de ser com a mínim de 5 m / s. És cert que avui en dia ja hi ha parcs eòlics fàcilment dispersables dissenyats per alimentar llars particulars, que comencen a funcionar amb una velocitat mínima de l’aire de 3,5 m / s.
Per determinar aquest indicador, s’utilitzen diagrames de vent especials.
En diversos zones climàtiques de Rússia es van fer mesures de velocitat del vent per determinar quina eficiència hi ha als parcs eòlics. Els aerogeneradors i estacions ja funcionen a la regió de Kaliningrad, a les illes Comandants, a Murmansk, la República de Sakha (Yakutia) i Bashkortostan.
A l’hora de decidir si instal·lem una central eòlica o un parc eòlic privat, val la pena començar amb especialistes a realitzar investigacions sobre la direcció i la força del vent mitjançant anemòmetres i construir mapes de la disponibilitat de la seva energia.A partir d’aquestes dades, es calcula i es desenvolupa un disseny d’aerogenerador o un disseny de diverses plantes, els seus paràmetres tècnics i geomètrics.
És impossible construir un parc eòlic industrial de capacitat suficient sense inversors, i els càlculs ben executats i un projecte acabat ajudaran a determinar el període de devolució del projecte i atraure finançament addicional.
Parcs eòlics privats
Segons estadístiques significativament menystingudes, que no tenen en compte edificis i estructures remotes separades, prop del 30% de les llars privades de les zones rurals, on la posada en xarxa de les xarxes elèctriques és impossible per raons econòmiques, no disposa d’electricitat. Ni tan sols a tot arreu hi ha generadors de combustible líquid. I això és al segle XXI!
Els estudis han demostrat que les centrals eòliques de diverses capacitats es poden instal·lar a moltes zones del nord i de l’Extrem Nord, a Sakhalin i Kamchatka, a la regió del Baix Volga, Sibèria, Carelia i el Caucas Nord.
L’elecció de la instal·lació està influïda per les necessitats del client. Si cal assegurar el funcionament de maquinària agrícola, un generador eòlic de baixa potència haurà de fer front a aquesta tasca. Si necessiteu electrificar tot l’edifici, establiu enllumenats al carrer, proveïu de calefacció per a la casa, heu de dur a terme el projecte d’una central eòlica.
A més de la velocitat mitjana mensual del vent i la seva direcció, cal calcular el consum mitjà mensual i la càrrega màxima d’electricitat. Si es vol, aquests càlculs són fàcils de realitzar de manera independent.
Hi ha un altre indicador que afecta el cost dels equips i la instal·lació dels aerogeneradors. Aquesta és l’altura del pal. Com més gran sigui l’estructura, més gran és la velocitat del vent i més costosa. Segons els experts, l’òptima és una alçada de pal de 10 majors que l’arbre o l’edifici més alt d’un radi de 100 m.
Parc eòlic DIY
Per al funcionament d’una bomba elèctrica, televisió, il·luminació o altres aparells elèctrics de baix consum en una caseta d’estiu, es pot fer una instal·lació d’energia eòlica amb la seva pròpia mà, si hi ha coneixements d’enginyeria elèctrica.
Hi ha dades de referència i recomanacions per triar la potència del generador eòlic, la mida i el nombre de pales i instruccions força detallades sobre com fer una central eòlica amb les vostres pròpies mans, a partir de quins materials i components.
Actualment, a Europa creixen les inversions en la construcció de grans parcs eòlics. La construcció massiva redueix el cost d’un quilowatt i l’acosta al preu de l’electricitat rebuda de les fonts tradicionals.
El disseny dels parcs eòlics es millora constantment, es milloren els indicadors aerodinàmics i elèctrics, es redueixen les pèrdues.
Els estimadors dels parcs eòlics domèstics són els projectes energètics més rendibles. En el futur, prometen la independència de les tendències negatives d’aquest mercat.
