从爱尔兰海的深冷水域到德克萨斯州的斯库里县,世界各地都在建造风力涡轮机。
随着叶片的催眠旋转和高度的增加,这些工程技术已成为21世纪可再生能源的标志性象征,去年安装了51.3千兆瓦(GW)的新容量。
在这里,CNBC的“可持续能源”从上到下深入研究风力涡轮机的螺栓,以更好地了解它们的工作原理以及支撑它们的技术。
风机叶片风力涡轮机利用风的动能并将其转化为机械动力。
也许涡轮机中最容易识别的部分是它的叶片。
今天许多涡轮机有三个叶片,而有些则有两个。
根据MHI Vestas Offshore Wind高级产品经理Anders Bach Andersen的说法,刀片设计用于“捕获”风,其形状为叶片产生升力。
GE可再生能源公司的Ed Hall告诉CNBC,涡轮机上的叶片非常像飞机上的机翼。
“它们利用空气的运动,在叶片上产生升力或力,”霍尔补充道。
“在飞机的情况下,该升降机将飞机保持在空中。
在风力涡轮机的情况下,我们使用该升降机转动转子。
“ 涡轮机的转子连接到其发电机,发电机位于机舱内。
涡轮机上的叶片非常像飞机上的机翼,利用空气的运动并产生升力。
机舱根据美国能源部(DOE)的说法,发动机舱的尺寸各不相同,有些“足以让直升机降落”。
他们直接坐在后面的涡轮机的叶片,并包含套件的关键部分壳状结构。
这些包括涡轮机的变速箱,控制器,发电机和制动器。
霍尔解释了变速箱如何“通过一系列齿轮获取转子的低速旋转能量,并将其加速......并将其转换为高速旋转能量。
” 因此,当叶片旋转时,齿轮箱会增加转速根据能源部的说法,从每分钟大约30到60转(rpm)到大约1,000到1,800转。
在这个速度下,涡轮机的发电机旋转并开始发电。
发电机将机械能转换为电能。
根据美国能源信息管理局(EIA),它们含有绝缘电线的线圈,其形成一个圆柱体,其又包围电磁轴。
当该轴旋转时,在线圈的每个部分中引起小电流。
“线圈的每个部分都变成一个小而独立的电导体,”EIA说。
“各个部分的小电流结合起来,形成一个大的电流。
” 一旦电力产生时,它被发送到网格。
位于涡轮机桅杆或塔架底部的变压器将其连接到电网。
正如法国主要公用事业公司Engie所解释的那样,风力涡轮机产生的电力被提升到电网电压。
“然后在注入分配或传输网络之前通过变电站进行传输。
”当叶片旋转时,齿轮箱将转速从大约30转/分钟(rpm)提高到大约1,000到1,800转/分钟。
塔机舱和叶片都安装在涡轮机塔架的顶部,塔架可以由混凝土,钢格或管状钢制成。
它们的主要功能,霍尔告诉CNBC,是“提供机舱和叶片的支撑结构。
” 美国风能协会(AWEA)说,涡轮机通常达到“至少有80米高”这相当于刚刚超过260脚。
的塔的高度对可产生的功率的量有直接影响。
“ 因为风速随着高度而增加,较高的塔使涡轮机以捕获更多的能量并产生更多的电力,”根据DOE。
鉴于高度与功率的关系,不言而喻,风速也非常重要。
正如AWEA所指出的那样,现代涡轮机在风速达到每小时6至9英里时开始发电。
根据丹麦能源公司Orsted的说法,只需旋转一台8兆瓦的海上风机即可完成122小时的电视观看。
基础涡轮机的基础对其安全运行至关重要。
霍尔告诉CNBC说基础可以根据对土壤结构有很大的差异,并补充说,这是“很平常看到深藏着一个沉重的混凝土一个10米钢筋钢筋笼这种结构。
” 在海上领域,在发展技术导致了重大变化。
“ 当海外出生是放入大海是什么,我们现在可以看到基本上是陆上风力涡轮发电机...定制的海上风机,”三菱重工维斯塔斯海上风电的巴赫安德森说。
海上基础可以根据条件,与用于单桩,重力和外套基础不同。
主要西班牙公用事业公司Iberdrola描述单桩基础,为的是从一个钢瓶是被造“很简单的结构”,“直接锚固到海床。
” 重力基座是由的混凝土或钢平台,直径大约15米根据Iberdrola的说法,夹克基础有一个格子框架,有三到四个“海床锚点”。
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