Moderne Windgeneratoren "bereiten" sich auf den Empfang von Wind vor, lange bevor er erscheint

Der Artikel beschreibt neue Geräte, mit denen Windgeneratoren sich automatisch an den Luftstrom anpassen können.

Es scheint, dass das Sammeln von Windenergie eine einfache Sache ist. Luft strömt durch die Turbinenschaufeln und dreht sich. Die Turbine treibt den Generator an. Ein Generator erzeugt Strom. Tatsächlich ist aber nicht alles so einfach.

Windgeneratoren werden unbedingt in dem Bereich installiert, in dem häufig Stürme toben. Ein starker Wind kann Luftturbinen beschädigen oder sogar zerstören, wenn sie sich im falschen Winkel befinden. Sie sollten fein abgestimmt sein, damit sich starke Böen drehen und die Klingen nicht zerstören. Eine solche Einstellung ist bei der Arbeit mit Turbinengeräten üblich.

Dieser Prozess kann die erstellte Technologie erheblich vereinfachen Torben Mikkelsen und seine Kollegen vom dänischen Nationalen Labor für nachhaltige Energiequellen Risoe DTU. Dr. Mikkelsen arbeitet an einem System, mit dem jeder Generator gegen den Wind scannen und die Schaufeln voreinstellen kann.

Kerntechnologie genannt Lidar (LIDAR (der meteorologische Infrarotlaser) ist seit den 70er Jahren bekannt. Wie das Radar sendet es elektromagnetische Wellen und analysiert dann diejenigen, die zurückgekehrt sind, um festzustellen, gegen was sie sich wehren.

Durch die große Wellenlänge des Radars können Sie nur große Objekte erkennen. Der Lidar verwendet Lichtwellen. Ihre Länge ist viel kürzer und sie bekämpfen leicht kleine Gegenstände. Das menschliche Sehen basiert übrigens auf Lichtwellen. Kurzwellen verwendet in Wind Lidar, von kleinen Partikeln wie Wassertropfen, Staub, Pollen und Salzkristallen abschlagen, deren Bewegung die Windgeschwindigkeit relativ genau bestimmen kann.

Dr. Mikkelsen und seine Kollegen beschlossen, dass der Lidar den drohenden Wind scannen und sein Verhalten vor dem Kontakt mit der Turbine bestimmen könne. Um ihre Idee zu testen, installierten sie Lidars 120 Meter Windkraftanlagen in Hovsor, ein dänisches Übungsgelände für diese Art von Technologie.

Lidars analysierte den sich nähernden Wind mit einem Laser, der Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 1,55 Mikrometern emittierte. Streulicht wurde von einem empfindlichen Gerät eingefangen, das die Rückkehr von nur einem Photon (dem quantenmechanischen Teilchen, aus dem das Licht besteht) von Tausenden von Milliarden, die vom Laser emittiert werden, erfasst.

Das Gerät misst die Windgeschwindigkeit in einer Höhe von 40, 60, 80 und 100 Metern über dem Boden für 100 bis 200 Meter vor der Turbine. Anschließend werden die gesammelten Daten mit Windmessungen mit einem Tassenanemometer (das sich im Wind dreht und seine Geschwindigkeit misst) verglichen, um das Lidar zu kalibrieren. Danach kann ein Computer, der Informationen vom Lidar analysiert, an Motoren angeschlossen werden, die den Winkel der Turbinenschaufeln einstellen, um die erzeugte Energiemenge zu erhöhen und die Möglichkeit einer Beschädigung zu verringern.

Wissenschaftler konnten in allen Höhen nahe der Turbine genaue Daten erhalten. Bei der Installation des Geräts am Boden traten jedoch einige Probleme auf. Er richtete den Laserstrahl von unten nach oben in die Luft und analysierte den „Kegel“ mit dem Startpunkt am Boden der Turbine. Sie können also die Windgeschwindigkeit berechnen, aber Sie können nicht herausfinden, wie sie sich in einer 200-Meter-Zone in der Nähe des Generators ändert. Um Daten aufzunehmen, sollte der Lidar-Laserstrahl von der Mitte der Luftturbine selbst gesendet werden.

Die Installation eines Lidars in der Mitte des Windgenerators verursachte aufgrund der aus der Rotation resultierenden Zentrifugalkraft Schwierigkeiten. Für den normalen Betrieb des Lidars ersetzten die Forscher das herkömmliche Gerät, bei dem der Strahl von Spiegeln geführt wird, eine Neuentwicklung durch ein Glasfasersystem.

Laut Michael Harris, einem Sprecher von Natural Power, einem in Großbritannien ansässigen Windturbinenentwickler, verwandelt sich das Zentrum der Turbine in eine Art Trommeltrockner. Die Wahrscheinlichkeit, dass das neue Gerät ausfällt, ist viel geringer, da das Licht darin durch das Kabel fällt.

Ein weiteres Problem, auf das Wissenschaftler bei der Installation des Lidars stießen, ist das elektrische Rauschen des Generators. Ein empfindlicher Detektor kann unter dem Einfluss von Streuströmen abweichen. Forscher haben vorgeschlagen, das Lidar in ein Schutzmaterial zu wickeln, das überschüssige Energie mahlt.

Das Ergebnis ist ein System, das die Stromerzeugung um 5% verbessert. Vielleicht ist die Zahl nicht beeindruckend, aber für eine Turbine mit einer Leistung von 4 Megawatt betragen die Einsparungen 38.000 Dollar. Im Jahr. Vergessen Sie nicht, die Lebensdauer der Schaufeln und des Generators selbst zu verlängern.

Siehe auch: InStromerzeuger in Russland: Auswahl, Installation und Vermeidung von Enttäuschungen