Sinds boeren in het hele land begonnen met het gebruik van windturbines om water te pompen in de jaren 1800, hebben Amerikanen de voordelen van windenergie begrepen. De energiecrisissen in de jaren zeventig onderstreepten het belang van windenergie als een goedkope, schone en hernieuwbare energiebron, en de energiebeleidswet van 1992 zette stappen om de ontwikkeling ervan te stimuleren. Windturbines zijn niet moeilijk te begrijpen en ze worden steeds efficiënter, krachtiger en alomtegenwoordiger.

Elektriciteit genereren door inductie

Het principe achter energieopwekking in een windturbine is eigenlijk hetzelfde als dat achter hydro-elektrische, fossiele brandstof en zelfs kernenergie. Het hart van de turbine is een magnetische inductiespoel die wisselstroom genereert als een gemagnetiseerde rotor draait rond of in een stationaire stator. In het geval van een windturbine is het de wind die de energie levert om de rotor te laten draaien. De elektriciteit die de generator produceert, reist langs transmissielijnen om rechtstreeks door de eigenaar van de turbine te worden gebruikt, of om een ​​netwerk in te voeren voor distributie aan nutsklanten.

Componenten van een turbine

De belangrijkste het lichaam van een windturbine is de gondel, waarin de generator is ondergebracht alsmede een reeks aandrijftandwielen. De messen zijn bevestigd aan de as en de gondel zit bovenop een toren die zo hoog mogelijk is om de bladen de maximale hoeveelheid wind te laten vangen. De gondel bevat ook een controller die gegevens ontvangt van een anemometer, die de windsnelheid meet, en een windwijzer die de windrichting meet. De controller kan de turbine starten en stoppen en aanpassingen maken om de windsnelheid te compenseren. De gondel bevat ook een mechanische rem die de messen blokkeert en een pitch-drive die de bladhoek aanpast om de lift bij harde wind te minimaliseren.

De functie van de tandwielen

Als de wind waait, regelaar richt de gondel naar onderen en de speciaal gevormde bladen beginnen langzaam te draaien. Het is moeilijk te geloven terwijl je vanaf de grond waarneemt dat een dergelijke langzame rotatie - ongeveer 20 tpm op industriële eenheden - elektriciteit kan produceren, maar dat de versnellingen in de gondel de rotatiesnelheid van de generatorrotoras verhogen tussen 1.200 en 1.800 tpm , wat voldoende is om elektriciteit te genereren. Het is niet belangrijk dat de messen snel kunnen draaien - in feite vormen ze een gevaar voor vogels en mensen op de grond als ze te snel roteren. De bladen zijn fijn gebalanceerd om kracht te genereren, zelfs bij weinig wind, en de pitch drive en controller vertragen ze wanneer de wind sterk is.

Evoluerende ontwerpen

Kleinere residentiële windturbines bevatten vaak verticale asbladsystemen - deze zetten windenergie om in elektriciteit volgens hetzelfde principe als turbines met horizontale assen, en ze kunnen klein genoeg zijn om op het dak van een huis te monteren. Verfijning van het bladontwerp om de wind beter te vangen is een belangrijke aan de gang zijnde ontwikkeling voor zowel industriële als residentiële horizontale-as-turbines. Bovendien produceren fabrikanten langere bladen en hogere torens, zodat turbines kunnen profiteren van snellere wind op grotere hoogte. De meeste turbines bevatten nu trillingsdempers om lawaai en actieve pitch-controls te verminderen om ervoor te zorgen dat turbines veilig kunnen blijven draaien en elektriciteit kunnen opwekken, zelfs bij harde wind.