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TECHNOLOGIEGESCHICHTE, TECHNOLOGIE, OBJEKTE UM UNS
Windpark. Geschichte der Erfindung und Produktion
Verzeichnis / Die Geschichte der Technik, Technik, Objekte um uns herum Windkraftanlage – mehrere Windkraftanlagen, die an einem oder mehreren Orten zusammengebaut und zu einem einzigen Netzwerk zusammengefasst werden. Große Windparks können aus 100 oder mehr Windkraftanlagen bestehen. Manchmal werden Windparks als „Windparks“ (aus dem Englischen: Windpark) bezeichnet.
Die Reserven der Windenergie sind tatsächlich unbegrenzt. Diese Energie ist erneuerbar, und im Gegensatz zu thermischen Kraftwerken nutzt die Windenergie nicht den Reichtum des Untergrunds, und die Gewinnung von Kohle, Öl und Gas ist mit enormen Arbeitskosten verbunden. Darüber hinaus verschmutzen Wärmekraftwerke die Umwelt, und Wasserkraftwerke schaffen künstliche Seen an Flüssen und stören das natürliche Gleichgewicht. Andererseits nimmt ein Windkraftwerk mit der gleichen Kapazität wie ein Wasserkraftwerk oder ein Kernkraftwerk im Vergleich zu ihnen eine viel größere Fläche ein. Und fairerweise muss gesagt werden, dass Windparks nicht ganz ungefährlich sind: Sie stören den Flug von Vögeln und Insekten, machen Lärm, reflektieren Radiowellen mit rotierenden Flügeln, stören den Fernsehempfang in nahe gelegenen Siedlungen. Typischerweise besteht der Arbeitskörper einer Windkraftanlage aus den Blättern eines Propellers, der als Windrad bezeichnet wird. Seine Theorie wurde zu Beginn des 59,3. Jahrhunderts von dem berühmten russischen Wissenschaftler N.E. Schukowski. Um die Phänomene zu beschreiben, die mit dem Durchgang eines Luftstroms durch ein Rad verbunden sind, wandte er die Theorie der Auftriebskraft eines Flugzeugflügels an und bestimmte den Wert des maximal möglichen Windenergienutzungskoeffizienten durch ein ideales Rad. Der Wirkungsgrad betrug XNUMX Prozent.
Der Wind ist ein sehr launisches Element, er weht nach einer Weile von der einen Seite - von der anderen. Damit das Rad die Energie des Luftstroms effektiv nutzen kann, muss es jedes Mal gegen den Wind ausgefahren werden. Zu diesem Zweck werden spezielle Geräte verwendet - eine Schwanzplatte (Wetterfahne) oder ein kleines Windrad (Windrose). Der Wind weht selten mit konstanter Geschwindigkeit. Seine Geschwindigkeit hat sich geändert - die Drehung des Rads und der damit verbundenen Welle hat sich verlangsamt oder beschleunigt, wodurch die Drehung des Rads auf einen elektrischen Generator übertragen wird. Damit sich die Welle mit konstanter Frequenz dreht, werden verschiedene Vorrichtungen verwendet. Zur Erzeugung von Windenergie werden verschiedene Bauformen eingesetzt. Dies sind mehrblättrige "Gänseblümchen" und Propeller wie Flugzeugpropeller mit drei, zwei und sogar einem Blatt. Vertikale Strukturen sind gut, weil sie den Wind aus jeder Richtung abfangen; der Rest muss sich mit dem Wind drehen. Ein solcher vertikaler Rotor ähnelt einem entlanggeschnittenen und auf einer Achse montierten Lauf. Es gibt auch originelle Lösungen. Zum Beispiel fährt ein Karren mit einem Segel auf einem Schienenring und seine Räder treiben einen elektrischen Generator an. Der gebräuchlichste Typ von Windkraftanlagen (WPP) ist eine Turbine mit einer horizontalen Welle und einer Anzahl von Blättern von 1 bis 3. Die Turbine, der Multiplikator und der elektrische Generator befinden sich in einer Gondel, die oben auf dem Mast montiert ist. In den neuesten Modellen von Windkraftanlagen werden asynchrone Generatoren mit variabler Drehzahl verwendet, und die Aufgabe, den erzeugten Strom zu konditionieren, wird von der Elektronik übernommen. Windparks sind in der Regel in Regionen von Vorteil, in denen die durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit 6 Meter pro Sekunde oder mehr beträgt und die arm an anderen Energiequellen sind, sowie in Gebieten, in denen die Brennstofflieferung sehr teuer ist. In Russland sind dies vor allem Sachalin, Kamtschatka, die Arktis, der Hohe Norden usw. Bei einer durchschnittlichen jährlichen Windgeschwindigkeit von etwa 7 Metern pro Sekunde und einer durchschnittlichen Betriebsstundenzahl bei Volllast von 2500 Stunden pro Jahr erzeugt eine solche Anlage Strom zu Kosten von 7-8 Cent / kWh. Heute sind Windenergieanlagen mit einer Leistung von 100–500 kW am weitesten verbreitet, obwohl auch Einheiten mit einer Leistung von mehreren Megawatt gebaut wurden und in Betrieb sind. Kleine Windenergieanlagen (unter 100 kW) sind in der Regel für den autarken Betrieb ausgelegt. Die Systeme, die sie mit Strom versorgen, sind pingelig, erfordern Netzteile höherer Qualität und erlauben keine Unterbrechungen der Stromversorgung, z. B. in ruhigen Zeiten. Daher brauchen sie eine „Zweitbesetzung“, also Ersatzenergiequellen, zum Beispiel Dieselmotoren mit gleicher oder geringerer Leistung wie die von Windkraftanlagen. Leistungsstärkere Windturbinen (über 100 kW) werden als Kraftwerke verwendet und sind normalerweise in Stromversorgungssystemen enthalten. Üblicherweise wird eine ausreichend große Anzahl von Windenergieanlagen an einem Standort installiert, die den sogenannten Windpark bilden. Auf der einen Seite des "Farms" darf der Wind wehen, auf der anderen ist es um diese Zeit ruhig. Windmühlen sollten nicht zu eng platziert werden, damit sie sich nicht gegenseitig blockieren. Daher nimmt der "Bauernhof" viel Platz ein. Solche „Farmen“ gibt es in den USA, in Frankreich, in England, und in Dänemark wurde ein „Windpark“ in den flachen Küstengewässern der Nordsee platziert – dort stört es niemanden und der Wind ist stabiler als auf dem Land. In Kalifornien (USA) hat einer von ihnen etwa tausend Windkraftanlagen, so dass die installierte Gesamtleistung des Parks 100 MW übersteigt. Um die Abhängigkeit von den Launen des Windes zu verringern, sind normalerweise Schwungräder im System enthalten, die Windböen teilweise glätten, und verschiedene Arten von Batterien, hauptsächlich elektrisch. Gleichzeitig verbrauchen sie aber auch Luft. In diesem Fall pumpt das Windrad Luft in die Zylinder. Von dort aus treibt sein glatter Strahl eine Turbine mit elektrischem Generator an. Eine weitere Möglichkeit sind Hydrospeicher. Hier lässt die Kraft des Windes das Wasser auf eine bestimmte Höhe steigen, dann, wenn es herunterfällt, dreht es die Turbine. Sie setzen sogar Elektrolysebatterien ein. Die Windmühle erzeugt elektrischen Strom, der Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt. Sie werden in Flaschen aufbewahrt. Dann werden je nach Bedarf Wasserstoff und Sauerstoff in einer Brennstoffzelle oder in einer Gasturbine verbrannt, die wiederum Strom erhalten, jedoch ohne starke Spannungsschwankungen, die mit den Launen des Windes verbunden sind. In Spanien hat eine erstaunliche Windturbine lange Zeit funktioniert und den Wind selbst erzeugt! Ein riesiger Erdkreis am Fuß des gebauten Hochrohrs wurde mit Plastikfolie auf Rahmenstützen bedeckt. Die heiße spanische Sonne erhitzte sowohl die Erde als auch die Luft unter der Folie. Infolgedessen trat im Rohr ein gleichmäßiger konstanter Schub auf, und das in das Rohr eingebaute Laufrad drehte den Generator. Auch an bewölkten Tagen und in der Nacht hörte der Luftzug nicht auf: Die Erde hält die Wärme lange. Allerdings stellte sich der Betrieb einer solchen Anlage als recht teuer heraus. Allmählich rostete das Metallrohr und die Folie brach zusammen. Nach einem weiteren Hurrikan wurde das System nicht repariert. Auch in Russland wurden und werden Windkraftanlagen eingesetzt. In den frühen 1990er Jahren wurde eine Windkraftanlage mit geringer Leistung "Konvet-1E" in zwei Modifikationen erstellt - mit einem Asynchrongenerator (2 kW, 230 V) und einem Induktor-Gleichstromgenerator (12 oder 24 V). Ein Windrad mit zwei Flügeln dreht einen Generator. Dank der Verwendung eines Wechselrichters oder Gleichrichters ist es möglich, einen Fernseher, einen Kühlschrank, ein Radio mit Energie zu versorgen und eine Batterie aufzuladen. In Gebieten mit durchschnittlichen jährlichen Windgeschwindigkeiten von 5-6 Metern pro Sekunde sind die Kosten für 1 kWh einer solchen Windkraftanlage 1,4-1,7-mal niedriger als bei einem Benzingerät mit gleicher Leistung. Die Masse der Anlage beträgt 460 Kilogramm. Wie Sie wissen, ist das Problem vieler Windmühlen starke Luftströmungen, unter deren Einfluss sie oft brechen. Bei "Convet-1E" wurden verschiedene automatische Vorrichtungen verwendet, um zu verhindern, dass sich das Rad bei starkem Wind übermäßig dreht. Den Designern gelang es, eine aerodynamische Effizienz von 46 bis 48 Prozent zu erreichen. Dies wird durch die Verwendung hochwertiger nichtmetallischer Klingen mit einem perfekteren Profil erreicht, das über die Länge gedreht ist. Hochgeschwindigkeits-Windkraftanlagen ausländischer Firmen arbeiten hauptsächlich ab Windgeschwindigkeiten von 5-6 Metern pro Sekunde. Das spezielle Design der Blätter und spezielle Vorrichtungen lassen den „Konvetu-1E“ bereits bei einer Windstärke von 4 Metern pro Sekunde effizient arbeiten. Die Gesamtleistung der Windkraftanlagen weltweit wächst rasant. In Bezug auf die Nutzung von Windkraftanlagen sind die Vereinigten Staaten weltweit führend, in Europa - Deutschland, England, Dänemark und die Niederlande. Deutschland bezieht ein Zehntel seines Stroms aus Wind, und der Wind versorgt ganz Westeuropa mit 2500 MW Strom. Da sich Windparks auszahlen und ihr Design verbessert wird, sinkt der Preis für „Luft“-Strom. So betrugen 1993 in Frankreich die Kosten für 1 kWh in einem Windpark erzeugten Strom 40 Rappen, und bis zum Jahr 2000 waren sie um das 1,5-fache gesunken. Autor: Musskiy S.A.
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