Klassen, Konstruktionsmerkmale und Betriebsschema von Windkraftanlagen
Die natürlichen Energieressourcen der Erde nehmen ständig ab, was dazu führt, dass die Menschheit ständig auf der Suche nach immer neuen, alternativen und erneuerbaren Energiequellen ist, die ihr Leben jetzt und in Zukunft sichern. Eine solche alternative und erneuerbare Energiequelle ist die in der Windkraft enthaltene Energie.
Die erste Windkraftanlage, die Windenergie zur Stromerzeugung nutzte, wurde Ende des 19. Jahrhunderts in Dänemark gebaut. Seitdem nutzt die Menschheit ständig Windenergie, insbesondere in schwer zugänglichen Gebieten, in denen andere Energiequellen nicht genutzt werden können. Natürlich ist die Nutzung der Windenergie nicht in dem Ausmaß, wie wir es gerne hätten.
Was ist das Prinzip eines Windgenerators zur Stromerzeugung?
Hier passiert alles ganz einfach.Der Wind dreht mit seinem Druck ein Rad mit Flügeln, das über ein Getriebe das resultierende Drehmoment auf die Welle des Windkraftgenerators überträgt... Die Welle mit dem in ihrem Stator rotierenden Rotor des Windgenerators erzeugt für uns einen elektrischen Gleichstrom .
Ein Batteriesatz, der aus einer oder mehreren Batterien besteht und im Design enthalten ist WPP (Windkraftanlage) — fungiert als Speicher für den „überschüssigen“, derzeit ungenutzten Strom, der bei Bedarf, beispielsweise bei Windstille, an Verbraucher abgegeben wird. Das Spannungsumwandlungsgerät (Wechselrichter) hat mit seiner Funktion die Umwandlung von elektrischem Gleichstrom in Wechselstrom mit einer Netzspannung von 220 V und einer Frequenz von 50 Hz.
Die moderne Industrie produziert Windkraftanlagen (WPP) von den kleinsten, zum Beispiel der G-60 mit fünf Rotorblättern mit einem Durchmesser von nur 0,75 m und einem Gewicht von nur 9 kg bei einer Leistung von etwa 60 W, bis hin zu großen industriellen Windkraftanlagen mit einem Raddurchmesser von ca. 60 m.
Kommen wir nun zu den Grundprinzipien der Klassifizierung von Windkraftanlagen.
Klassifizierung von Windkraftanlagen nach der Rotationsachse.
Bezüglich der Lage der Drehachse seines Rotors gibt es Windgeneratoren mit horizontaler und vertikaler Drehachse.
• Die beliebtesten Windgeneratoren der Welt mit horizontaler Rotationsachse des Rotors, wenn diese Achse parallel zur Erdoberfläche verläuft. Diese Art von Windkraftanlagen wird im Volksmund „Windmühlen“ genannt. Die Achse solcher Windgeneratoren dreht sich selbst bei geringer Kraft automatisch zum Wind.
• Die Rotorblätter einer Windkraftanlage mit vertikaler Drehachse rotieren in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Erdoberfläche.Dabei ist es nicht erforderlich, die Turbine selbst in Windrichtung zu drehen, da Wind aus allen möglichen Richtungen die Turbine in jedem Fall dreht. Da bei einer Turbine mit vertikaler Drehachse bei jeder Windrichtung nur die Hälfte der Rotorblätter in den Wind zeigt, wird bei solchen Generatoren tatsächlich die Hälfte ihrer Leistung verschwendet.
Windkraftanlagen mit vertikaler Drehachse sind recht einfach zu installieren und zu warten, da sich ihr Generator und ihr Getriebe auf der Erdoberfläche befinden. Zu den Nachteilen von Generatoren mit vertikaler Drehachse zählen ihre teure Installation und der relativ große Flächenbedarf durch einen solchen Generator, im Vergleich zu einem Generator mit horizontaler Drehachse.
Zu den Einsatzgebieten von Generatoren mit unterschiedlichen Rotationsachsen der Rotorblätter ist anzumerken, dass Windgeneratoren mit horizontaler Rotationsachse häufiger für die industrielle Energieerzeugung eingesetzt werden, obwohl es im privaten Sektor viele davon gibt die Bevölkerung. Windkraftanlagen mit vertikaler Achse werden hauptsächlich zur Stromerzeugung in Bauerndörfern und kleinen privaten Bauernhöfen eingesetzt.
Klassifizierung von Windkraftanlagen nach der Anzahl der Rotorblätter.
Entsprechend der Anzahl der Rotorblätter gibt es Windgeneratoren mit zwei, drei und mehr Rotorblättern, wobei die Anzahl der Turbinenblätter etwa 50 Stück und mehr beträgt.
Mehrflügelige Windkraftanlagen werden dann eingesetzt, wenn eine große Drehzahl der Turbine erforderlich ist, beispielsweise um eine Pumpe zum Pumpen von Wasser usw. anzutreiben. Zur Stromerzeugung werden solche Windkraftanlagen eigentlich nicht eingesetzt .
Klassifizierung nach dem Material, aus dem die Klingen hergestellt wurden.
Dabei werden folgende Klassen von Windenergieanlagen unterschieden:
• Schwimmende Generatoren oder „Sailwalker“.
• Generatorsätze mit massiven Rotorblättern.
Beachten Sie, dass Segelblätter viel einfacher und kostengünstiger herzustellen sind als starre Blätter aus Metall oder Glasfaser.
Segelblätter werden von der Bevölkerung fast nie verwendet, da das Abdeckmaterial solcher Blätter fast nach jedem „starken“ Wind ausgetauscht werden muss.
Klassifizierung von Windkraftanlagen nach der Steigung des Propellers.
Im Hinblick auf diese Metrik verfügen alle Windkraftanlagen über Fest- und Verstellpropeller. Es ist klar, dass die variable Steigung des Propellers einer Windkraftanlage zu einer deutlichen Vergrößerung des Bereichs optimaler Drehzahlen seiner Blätter führt. Gleichzeitig ist der Mechanismus, der diese Funktionen für Windgeneratoren bereitstellt, jedoch recht komplex und erfordert Metall – was weitgehend zu einer Erhöhung der Kosten für die Konstruktion des Windgenerators selbst sowie zu einer Verringerung seiner Betriebszuverlässigkeit führt .
Moderne Windkraftanlagen im privaten Bereich
Abschluss.
Abschließend möchten wir mit einer kurzen Zusammenfassung des von uns präsentierten Materials sagen, dass es weltweit viele Projekte und Klassifizierungen von Windkraftanlagen gibt. Daher benötigt jeder von uns für seine optimale Wahl in seinem Betrieb entsprechende Kenntnisse, die wir Ihnen in unseren Artikeln zu vermitteln versuchen.