Windturbine Stroomdiagram: Een Efficiënte Elektriciteitsproducerende Windmolen Ontwerpen

Onmiskenbaar vervangen windmolengeneratoren zonnestroompanelen steeds vaker. Dit komt doordat windmolens betrouwbaar, efficiënt zijn en op elk moment van de dag werken. Bovendien zijn ze volledig afhankelijk van windenergie, die gelukkig de hele dag beschikbaar is. Vergeleken met kolencentrales of fossiele brandstoffen heeft de windindustrie een algemeen lage milieubelasting als energiebron.

In dit artikel gebruiken we een eenvoudig windmolenstroomdiagram om een windmolengeneratorschakeling te bouwen. Vaak is het DIY-windproject kosteneffectief en betrouwbaar. Bovendien kun je windturbine-toepassingen hebben zoals het opladen van je elektrische apparaten en batterijen op elk moment.

1. Hoe werkt een windturbine?

Allereerst moet je weten dat de installatiepositie van een windturbine een rol speelt in de werking en elektriciteitsverdeling. Een windturbine nabij kusten, zeeën of op hogere altitudes heeft een hogere werkningsrendement vanwege betrouwbare windenergie. Meestal is de afstand ongeveer 100 meter boven de grond.

Belangrijkste onderdelen van een windturbine

Een windturbine moet over de volgende componenten beschikken voor efficiënte werking:

Generator; het produceert 60-cyclus AC-elektriciteit om de turbine aan te drijven. De meest gebruikte elektrische generatortechnologie is de dubbel gevoede inductiegenerator (DFIG).

Rotorblaadjes; vaak twee of drie structuren met de vorm van vleugelprofielen. Wanneer de wind over hen waait, ontstaan opwaartskracht en rotatie, waardoor de rotor begint te draaien.

(Een turbinerotor)

Elektrische of mechanische rem; bij noodsituaties kan de rem hydraulisch, mechanisch of elektrisch de bewegende rotor stoppen.

Tandwielkast; het is de verbinding tussen de hoge-snelheidsas en lage-snelheidsas. Het verhoogt ook de rotatiesnelheid van de wind van ongeveer 30-60 rpm (omwentelingen per minuut) tot 1000-1800 rpm. Vaak werken turbines binnen de genoemde gemiddelde windsnelheid voor elektriciteitsproductie.

Nacelle; bevat hoofdzakelijk windturbine-onderdelen zoals de tandwielkast, rem en controller.

Controller; de rol is om de turbine te starten bij 8-16 mph (mijl per uur) en te stoppen bij 55 mph. Een hogere windcapaciteit kan de machine namelijk beschadigen.

Toren; de structuur, gemaakt van beton, staallattices en buisvormig staal, is stevig genoeg om de structuur van de turbine te ondersteunen. Verder levert een verhoogde torenhoogte meer elektrisch vermogen op.

(Onderdelen van een windturbine)

Werkproces

• Eerst stroomt de wind over de rotorblaadjes, wat een drukverlaging aan de tegenoverliggende kant van het rotorblaadje veroorzaakt.
• Dan ontstaat door het luchtdrukverschil aan de twee zijden van het blad zowel een opwaartskracht als een sleeptracht.
• De rotor begint te draaien omdat de opwaartskracht van de turbine sterker en groter is dan de sleeptracht.
• De rotor heeft een directe verbinding (in direct-aangedreven turbines) of een indirecte verbinding (via een tandwielkast of assen) met de generator. Hierdoor neemt de rotatiesnelheid toe.
• Samenvattend: de turbine zet de kinetische energie in de wind om in mechanische energie en vervolgens in elektrische energie (via generatoren). Je kunt dit verder begrijpen als windstroomopwekking die volgt uit aerodynamische krachten van de turbinenschoppen tot de rotatie van de generator.

Let op: verschillende typen windturbines hebben gevarieerde functies. Een horizontale-as windturbine (zoals in offshore windparken) heeft de rotatie-as in een horizontaal vlak. Verticale-as windturbines hebben hun rotatie-as in een verticaal vlak, waardoor VAWTs makkelijk hoge windenergie uit elke richting kunnen vangen zonder de rotor te hoeven repositioneren.

(Een verticale-as windturbine)

2. Windmolen Stroomdiagram – Hoe een Windmolengenerator te Ontwerpen en Bouwen

Laten we eerst het werkingsprincipe van een windmolenstroomdiagram begrijpen voordat we met de constructie beginnen.

Het werkingsprincipe van het windmolenstroomdiagram

Over het algemeen baseren windmolens hun werkingsprincipe op het concept van een traditionele motor-generator. Met andere woorden: het concept omvat het integreren van een motoras (permanent magnet type) met een propeller/turbine. In plaats van een traditionele vliegtuigpropeller gebruiken windturbinefabrikanten nu een S-vormig propellersysteem omdat dit voordelig is.

(Oude/traditionele windmolens)

Ook reageert het huidige ontwerp van de turbinerotatie niet automatisch op de windrichting, maar reageert afhankelijk van elke kant van de windstroom. Hierdoor kan het moderne windturbinesysteem het complexe roermechanisme elimineren. Bovendien krijg je het hele jaar moeiteloos en effectief elektriciteit uit windenergie, omdat de windmolen niet beperkt is tot een specifieke windrichting.

Windmolen Stroomdiagram – Materiaalvoorbereiding

De benodigde materialen zijn:

• Een generator
• Blaadjes
• Toren
• Batterijen en diodes
• Een motor
• De turbinelichaam
• De centrale naaf

Stappen in een windmolenstroomdiagram

Stap 1: Begin met het verkrijgen van een generator. Voor dit project gebruiken we een gelijkstroommotor, omdat ze uitstekende windgenerators zijn.

Stap 2: Vorm de windturbineblaadjes uit hout. Als alternatief kun je ook PVC-pijpsegmenten knippen en ze in vleugelprofielen vormen.

Stap 3: Bouw de rotornaaf waar je de motor bevestigt en de blaadjes toevoegt. Zorg dat de diameter past.

Stap 4: Maak de bevestiging voor je turbine door de motor op een stuk hout vast te spannen.

Stap 5: Knip met multiplex een diameter van 2 voet en maak een torenbasis.

Stap 6: Schilder de houten delen om ze te beschermen tegen harde weersomstandigheden.

Stap 7: Concentreer je op het elektronische component van de machine, namelijk de laadcontroller die elke operatie regelt. Andere elektrische componenten zijn batterijen, blokkeerdioden en secundaire belasting. Je kunt de controller ook kopen.

Stap 8: Richt de windturbine en toren op.

Stap 9: Sluit de machine aan op de elektronica en geniet van je verdiende elektrische energie.

3. Windmolen Stroomdiagram – Problemen in het Productieproces en Oplossingen

Enkele uitdagingen die kunnen ontstaan bij het bouwen van je windmolen:

1. Wisselende windsnelheid

Onvermijdelijk fluctueren windsnelheden op bepaalde momenten van de dag. Als oplossing kun je een buck- of boost-converterschakeling gebruiken. Stel dat de opwekkingscapaciteit van de windmolomotor 12V is. Met een extra boost kan de buck-schakeling de spanning verhogen tot meer dan 60V. Je moet de spanning echter beperken en op een stabiele output houden.

(Blauwdruk van een buck-convertermodule)

Windmolen Stroomdiagram – Geluid en visuele vervuiling

Ondanks dat turbines en windenergiecentralen een minimale milieueffect hebben, kunnen ze nog steeds geluidsoverlast en visuele belemmering van het landschap veroorzaken. Daarom gebruiken turbinebouwers nu meerdere kleinschalige of verdeelde windturbines om het visuele impactprobleem te verminderen. Aan de andere kant zorgen geluidseisen ervoor dat windtechnologie niet in de buurt van woongebieden komt.

Samenvatting

Kortom: als je een windenergieproject wilt starten, leidt dit artikel je door het windmolenstroomdiagramproces. Voor grootschalige windprojecten hoef je het niet alleen te doen. Je kunt specialisten betrekken zoals milieukundigen, atmosfeerwetenschappers, bouwmachinisten, bouwwerkers en nog veel meer. Zij helpen je onder andere met windbronbeoordeling.

Onthoud dat je ons kunt contacteren voor verduidelijkingen of vragen.