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HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Parque eólico. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor Usina eólica - várias usinas eólicas montadas em um ou mais locais e combinadas em uma única rede. Grandes parques eólicos podem consistir em 100 ou mais turbinas eólicas. Às vezes, os parques eólicos são chamados de "parques eólicos" (do inglês. Parque eólico).
A oferta de energia eólica é, de fato, ilimitada. Essa energia é renovável e, diferentemente das usinas termelétricas, a energia eólica não aproveita a riqueza do subsolo, e a extração de carvão, petróleo e gás está associada a enormes custos trabalhistas. Além disso, as estações térmicas poluem o meio ambiente e as hidrelétricas criam mares artificiais nos rios, perturbando o equilíbrio natural. Por outro lado, uma usina eólica de mesma capacidade que uma usina hidrelétrica ou usina nuclear ocupa uma área muito maior em comparação a elas. E para ser justo, deve-se dizer que os parques eólicos não são totalmente inofensivos: eles interferem nos voos de pássaros e insetos, fazem barulho, refletem ondas de rádio com pás rotativas, interferindo na recepção de TV em assentamentos próximos. Normalmente, o corpo de trabalho de uma turbina eólica são as pás de uma hélice, que é chamada de roda eólica. Sua teoria foi desenvolvida no início do século 59,3 pelo famoso cientista russo N.E. Zhukovsky. Para descrever os fenômenos associados à passagem de um fluxo de ar através de uma roda, ele aplicou a teoria da força de sustentação de uma asa de aeronave e determinou o valor do coeficiente máximo possível de utilização da energia eólica por uma roda ideal. A eficiência foi igual a XNUMX por cento.
O vento é um elemento muito caprichoso, sopra de um lado, depois de um tempo - do outro. Para que a roda use efetivamente a energia do fluxo de ar, ela deve ser lançada contra o vento todas as vezes. Para este fim, são utilizados dispositivos especiais - uma placa de cauda (cata-vento) ou uma pequena roda de vento (rosa dos ventos). O vento raramente sopra a uma velocidade constante. Sua velocidade mudou - a rotação da roda e o eixo associado a ela diminuíram ou acelerou, através do qual a rotação da roda é transmitida a um gerador elétrico. Para que o eixo gire em uma frequência constante, vários dispositivos são usados. Vários projetos são usados para gerar energia eólica. São "margaridas" de várias lâminas e hélices como hélices de aeronaves com três, duas e até uma lâmina. As estruturas verticais são boas porque pegam o vento de qualquer direção; o resto tem que virar com o vento. Tal rotor vertical se assemelha a um barril cortado e montado em um eixo. Existem também soluções originais. Por exemplo, um carrinho com uma vela anda em um anel de trilhos e suas rodas acionam um gerador elétrico. O tipo mais comum de usina eólica (WPP) é uma turbina com eixo horizontal e número de pás de 1 a 3. A turbina, o multiplicador e o gerador elétrico são colocados em uma gôndola montada no topo do mastro. Nos modelos mais recentes de aerogeradores, são utilizados geradores assíncronos de velocidade variável, e a tarefa de condicionamento da eletricidade gerada é realizada por meio eletrônico. Os parques eólicos são benéficos, via de regra, em regiões onde a velocidade média anual do vento é de 6 metros por segundo ou mais e que são pobres em outras fontes de energia, bem como em áreas onde o fornecimento de combustível é muito caro. Na Rússia, isso é, em primeiro lugar, Sakhalin, Kamchatka, o Ártico, o Extremo Norte etc. Com uma velocidade média anual do vento de cerca de 7 metros por segundo e um número médio de horas de operação em plena capacidade de 2500 horas por ano, tal instalação gera eletricidade a um custo de 7-8 cêntimos/kWh. Hoje, as turbinas eólicas com capacidade unitária de 100-500 kW são as mais comuns, embora unidades com capacidade unitária de vários megawatts tenham sido construídas e estejam em operação. Turbinas eólicas pequenas (menos de 100 kW) são geralmente projetadas para operação autônoma. Os sistemas aos quais eles fornecem energia são exigentes, exigem fontes de alimentação de maior qualidade e não permitem interrupções na energia, como durante períodos de calmaria. Portanto, eles precisam de um "substituto", ou seja, fontes de energia de backup, por exemplo, motores a diesel de potência igual ou inferior aos de turbinas eólicas. Quanto às turbinas eólicas mais potentes (acima de 100 kW), elas são usadas como usinas de energia e geralmente são incluídas em sistemas de energia. Normalmente, um número suficientemente grande de aerogeradores é instalado em um local, formando o chamado parque eólico. De um lado da "fazenda" o vento pode soprar, do outro está tranquilo neste momento. Os moinhos de vento não devem ser colocados muito próximos para que não bloqueiem uns aos outros. Portanto, a "fazenda" ocupa muito espaço. Existem tais "fazendas" nos EUA, na França, na Inglaterra e na Dinamarca um "parque eólico" foi colocado nas águas costeiras rasas do Mar do Norte - lá não interfere em ninguém e o vento é mais estável do que em terra. Na Califórnia (EUA), um deles possui cerca de mil aerogeradores, de modo que a capacidade total instalada do parque ultrapassa os 100 MW. Normalmente, para reduzir a dependência dos caprichos do vento, volantes são incluídos no sistema, suavizando parcialmente as rajadas de vento, e vários tipos de baterias, principalmente elétricas. Mas, ao mesmo tempo, eles também usam ar. Neste caso, o moinho de vento bombeia ar para dentro dos cilindros. Partindo dali, seu jato suave faz girar uma turbina com um gerador elétrico. Outra opção são os acumuladores hidráulicos. Aqui, a força do vento eleva a água a uma certa altura e, ao cair, gira a turbina. Eles até colocaram baterias de eletrólise. O moinho de vento produz uma corrente elétrica que decompõe a água em hidrogênio e oxigênio. Eles são armazenados em garrafas. Então, conforme necessário, hidrogênio e oxigênio são queimados em uma célula de combustível ou em uma turbina a gás, novamente recebendo corrente, mas sem flutuações bruscas de tensão associadas aos caprichos do vento. Na Espanha, uma incrível turbina eólica funcionou por muito tempo, criando o vento para si mesma! Um extenso círculo de terra na base do cano alto construído foi coberto com filme plástico nos suportes da estrutura. O sol quente espanhol aqueceu tanto a terra quanto o ar sob o filme. Como resultado, uma corrente de ar constante apareceu no tubo e o impulsor embutido no tubo girou o gerador. A corrente de ar não parou mesmo em dias nublados e à noite: a terra mantém o calor por muito tempo. No entanto, a operação de tal instalação acabou sendo bastante cara. Gradualmente, o cano de metal enferrujou e o filme desmoronou. Depois de outro furacão, o sistema não foi reparado. As turbinas eólicas foram e estão sendo usadas também na Rússia. No início da década de 1990, uma turbina eólica de baixa potência "Konvet-1E" foi criada em duas modificações - com um gerador assíncrono (2 kW, 230 V) e um gerador DC indutor (12 ou 24 V). Uma roda eólica com duas pás gira um gerador. Graças ao uso de um inversor ou retificador, é possível fornecer energia a uma TV, geladeira, rádio e carregar uma bateria. Em áreas com velocidade média anual do vento de 5 a 6 metros por segundo, o custo de 1 kWh de tal turbina eólica é 1,4 a 1,7 vezes menor do que de uma unidade a gasolina de potência equivalente. A massa da instalação é de 460 kg. Como você sabe, o problema de muitos moinhos de vento são as poderosas correntes de ar, sob a influência das quais eles costumam quebrar. Em "Konvet-1E" vários dispositivos automáticos foram usados para evitar que a roda girasse excessivamente em ventos fortes. Os projetistas conseguiram alcançar uma eficiência aerodinâmica de 46-48%. Isto é conseguido através do uso de lâminas não metálicas de alta qualidade com um perfil mais perfeito torcido ao longo do comprimento. As turbinas eólicas de alta velocidade de empresas estrangeiras operam principalmente a partir de velocidades de vento de 5 a 6 metros por segundo. O design especial das pás e dispositivos especiais permitem que o "Konvetu-1E" comece a trabalhar de forma eficaz mesmo com uma força de vento de 4 metros por segundo. A capacidade total de turbinas eólicas no mundo está crescendo rapidamente. Em termos de uso de turbinas eólicas, os Estados Unidos lideram o mundo, na Europa - Alemanha, Inglaterra, Dinamarca e Holanda. A Alemanha recebe um décimo de sua eletricidade do vento, e o vento fornece 2500 MW de eletricidade para toda a Europa Ocidental. À medida que os parques eólicos compensam e seus projetos melhoram, o preço da eletricidade "aérea" cai. Assim, em 1993, na França, o custo de 1 kWh de eletricidade produzida em um parque eólico era de 40 centavos e, em 2000, havia diminuído 1,5 vezes. Autor: Musskiy S.A.
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