131387487-Turbina-Eoliana-Proiect

8/13/2019 131387487-Turbina-Eoliana-Proiect

1/29

1. Energia eolian

O surs important de energie, folosit nc din antichitate, este energia eolian generat prin

nclzirea inegal a straturilor de aer (fig.1.1)

Fig.1.1Schema distribuiei radiaiei solare n atmosfer

Masa de aer rece cu presiune ridicat se indreapt spre zonele mai nclzite unde presiunea

este mai redus. Micarile aerului pot fi! orizontale, "erticale i nclinate# micarea orizontala (a

aerului) este numit "$nt, iar micarile pe "ertical i nclinate ale aerului se numesc cureni.

1.1 Vnturile caracteristici i clasificare

%$ntul se caracterizeaz prin dou elemente! direcia i "iteza.

Direcia "$ntului reprezint unghiul format ntre direcia nordului geografic i "ectorul "$nt. Se

e&prim n grade (') sau n puncte cardinale i intercardinale. irecia este modificat de fora de

abatere (fora oriollis) generat de micarea de rotaie a *m$ntului care determin abaterea spre

dreapta a corpurilor n micare n emisfera nordic i spre st$nga n emisfera sudic. Se consider

c abaterea pe ocean este ntre +'-+' fa de direcia gradientului, iar pe uscat de /'-/'.

Viteza "$ntului este "iteza de deplasare a masei de aer. Se poate e&prima n m0s, m0h sau n

noduri. %iteza este modificat de fora de frecare 2 13' fa de "iteza "$ntului. %$ntul de la

altitudine are "iteze mai mari datorit lipsei forei de frecare (la +- m altitudine dispare

fora de frecare).

in punct de "edere al structurii, "$nturile sunt de mai multe tipuri!

1


2/29

- "$nt laminar 2 "$nt care se deplaseaz cu "itez uniform relati" mic# caz posibil,

e&istent pe distane mici i pe suprafee netede#

- "$nt turbulent 2 caracteristic zonelor accidentate# cu schimbri frec"ente de direcie i

"itez#

- "$nt n rafale 2 se produc oscilaii brute ale direciei i "itezei.in punct de "edere al duratei a"em !

- "$nturi regulate 2 care bat tot timpul anului din aceeai direcie i cu apro&imati" aceeai

"itez#

- "$nturi periodice 2 i schimb direcia la un anumit inter"al de timp#

- "$nturi locale 2 caracteristic anumitor zone. 4par instantaneu fr a a"ea o anumit

perioad c$nd acioneaz.

Vnturile regulateSunt "$nturile care5i pstreaz tot timpul anului direcia. *rincipalele tipuri de "$nturi

regulate sunt !

5 alizeele 5 3'-' latitudine. Suprafaa afectat este de 1/ Mm. Se deplaseaz spre nord

n iulie5august i spre sud n ianuarie5februarie (la solstiiul emisferei respecti"e). %remea n

zonele afectate este una bun, cu cer senin, aceast "reme fiind ntrerupt doar de furtunile

tropicale#

5 "$nturile de "est 2 n 4tlantic bat trei sferturi de an. ea mai mare frec"en i "itez o

ating iarna c$nd pot a6unge p$n la / 7d. 8n emisfera sudic bat ntre '-9' latitudine.

%$nturile au direcie constant dar "itez foarte mare. :a +' "$ntul produce un "uiet caracteristic

("uietul de la +') care se aude de la deprtare pe mare n Oc.4tlantic#

5 "$nturile polare 2 au cele mai mari "iteze, n emisfera sudic a6ung$nd p$n la / 7d

iar n emisfera nordic p$n la ;-


3/29

Barif intensific musonul de S=. %$ntul poate a"ea "iteze foarte diferite. *entru a caracteriza

intensitatea acestora, se folosete scara @eaufort.

Tabelul nr. 1Scara beaufort de masurare a intensitatii "anturilor

Crd

@eaufort

>fectul

"antului

"iteza m0s "iteza

m0h

aracteristici obser"abile

alm 5, 51 Dumul se ridica "ertical1 4proape

linistit,951,; /59 Dumul este purtat de "ant

/ *utin "ant 1,ngineering, Stanford Gni"ersitH, alifornia, GS4, in anul /,conform creia,

cel mai mare potenial eolian din >uropa se afla n zona nordic a Dranei, @elgiei, Cermaniei,

Spaniei, Olandei, Marii @ritanii i a anemarcei.

Eom$nia, situat ntr5o zon de interferen a maselor de aer cu contraste termobarice ridicate,

dispune n ansamblu de un potenial energetic eolian bun. onfiguraia reliefului, care

compartimenteaz teritoriul arii, imprim modificri e"idente ale "itezei "$ntului de la o regiune

la alta, determin$nd o repartiie neuniform a sa.

O hart a potenialului eolian a fost publicat de 8>M>7>EC n anul /;( fig.1./ a), din care

se pot trage unele concluzii pri"ind e"entualele amplasamente ale turbinelor eoliene! n zonele

muntoase nalte, "iteza medie a "$ntului este de peste


4/29

Fig. 1.2 a%iteza "$ntului n Eom$nia

*entru a se putea identifica tipul de sistem performant, capabil s funcioneze la "iteze

reduse ale "$ntului, s5a determinat media numrului de ore0luna cu "$nt pentru zona @rao", pe

perioada anilor /9, /;, /< i /?.

An funcie de aceste "alori s5a calculate numarul de ore0an cu "$nt 5/ m0s, /53 m0s, 35+ m0s. Anfig. 1./ b sunt prezentate mediile i procentul orelor anuale cu "$nt, specific Honei olinei

Gni"ersitaii.

An concluzie , n zona analizat se poate spune c, de regul "iteza "$ntului este sub /m0s

(


5/29

Fig.1.2 bMediile procentuale ale orelor anuale cu "$nt pe perioada /95/?

2. $curt istoric

Societatea uman este n continu dez"oltare, iar stadiul actual a fost atins dup o e"oluie

continu care s5a accelerat pe msur ce noile descoperiri tehnologice intrau n "iaa cotidian sub

forma diferitelor aplicaii inginereti. *e msur ce acestea din urm degre"au din ce n ce mai

multe sarcini care p$n atunci erau ndeplinite de oameni, preul pltit n termeni de energie

consumat era din ce n ce mai mare. Eeferindu5ne strict la perioada istoriei moderne i

contemporane, p$n la o anumit dat, energia utilizat de mainriile g$ndite i produse de

oameni era obinut n ma6oritatea cazurilor strict prin transformarea energiei chimice coninut n

produsele fosile nmagazinate n scoara terestr, n energie mecanic i0sau energie electric, prin

arderea combustibililor fosili n motoarele termice cu ardere e&tern at$t de apreciate n epoca

"ictorian sau cele cu ardere intern care au facut carier p$n n zilele noastre.

Fotui, ne"oile oamenilor cresc pe msur ce tehnologia a"anseaz, acestea fiind str$ns

legate de producia de energie, iar rezer"ele de combustibili fosili, pe de alt parte se diminueaz.

Jocul petrolier din al treilea sfert de "eac al secolului KK a impus contientizarea ne"oii de a

descoperi sau de a competiti"iza metode alternati"e de producie (con"ersie) a energiei care s nu

fie dependente de o surs care, raportat la o scar mic a istoriei, s fie epuizabil. >nergia

eolian a fost captat i utilizat din cele mai "echi timpuri, ns necunoaterea deplin aaspectelor aerodinamice implicate n procesul de proiectare, realizare i e&ploatare a acestora a

plasat aceast tehnologie ntr5un stadiu incipient p$n la 6umtatea secolului trecut dei, de55


6/29

alungul timpului au fost realizate numeroase aplicaii care fac uz de energia "$ntului. %$ntul are

marele a"anta6 c este o surs de energie practic inepuizabil, se gsete n aproape toate locurile

de pe planet i poate fi con"ertit direct n electricitate, acest lucru conferindu5i statutul de surs

de energie de calitate. *e de alt parte, a"em deza"anta6ul c parametri care definesc "$ntul sunt

caracterizai de puternice fluctuaii spaiale i temporale, curenii de aer prezent$nd iregularitateat$t ca direcie i intensitate, c$t mai ales ca durat.

8deea de a utiliza turbine eoliene pentru a e&ploata energia cinetic a "$ntului nu este

nou. *rimele mori de "$nt, utilizate pentru a mcina gr$ul sau pentru a pompa apa, atestate

documentar n 6urul anilor 2 ? .Lr. au fost folosite n *ersia (Dig./.1). 4ceast main a

fost introdus n 8mperiul Eoman n 6urul anului / .Lr. 4ici, una din cele mai de succes

aplicaii ale utilizrii energiei "$ntului, este utilizarea e&tensi" a pompelor acionate de mori de

"$nt n insula reta. 4ceste maini mai e&ist i n ziua de azi, demonstr$ndu5i pe deplin"iabilitatea (Dig././). Fehnologia s5a rasp$ndit i a e"oluat de5a lungul coastei mrii Mediterana,

iar din anul 1/; d.Lr. a"em primele ilustraii ale unei turbine eoliene cu a& orizontal cu elice cu

patru pale montat pe un pilon central. 8n secolul K8% d.Lr., n Olanda, pompe acionate de "$nt

erau folosite pentru a drena suprafee ntinse din delta Einului. esignul a fost continuu

mbuntit, iar in 6urul anului 1?, aici erau apro&imati" / de mori de "$nt folosite pentru a

mcina gr$ne sau pentru a pompa apa, care generau o putere nsumat de apro&imati" 3 M=

(Dig./.3). 4testri documentare din epoca medie"al pri"ind folosirea morilor de "$nt, pe

teritoriul rom$nesc e&ist, de asemenea, n mai multe e&emplare de astfel de maini din di"erse

regiuni ale rii e&puse la omple&ul 7aional Muzeal 4SFE4 din Sibiu (Dig./.+).

Fig. 2.1Moar de "$nt persan. Secolul /53 Lr. Eeconstituire

6


7/29

Fig. 2.2Mori de "$nt n insula reta.

*rincipiul de funcionare i soluia constructi" sunt neschimbate din perioada 8mperiului

Eoman.

ei energia "$ntului era folosit e&tensi" n >uropa pre5industrial, morile de "$nt put$nd

fi numite far indoiala motorul electric al acelor "remuri, apariia motorului cu aburi i mai apoi

al motorului cu ardere intern au stopat utilizarea pe scar larg a acestora. O utilizare e&tensi" a

mainilor eoliene s5a produs n Statele Gnite ale 4mericii, unde, ntre anii 1


8/29

Fig.2.&Mori de "$nt rom$neti e&puse n cadrul omple&ului 7ational Muzeal4SFE4 din Sibiu. Dotografie de 4ndrei5Eadu aptalan

Ancercari diferite au fost efectuate n prima 6umtate a secolului KK pentru a e&ploata

eficient potentialul eolian n ideea de a produce energie electic, ns saltul de scar a fost multprea mare, materialele e&istente n acel moment neput$nd satisface ne"oia de a a"ea agregate

usoare, capabile sa se roteasc cu "iteze relati" mari (Dig./.;). in aceasta cauz, multe accidente

s5au nt$mplat n timpul e&perimentrilor, iar ideea n sine a pierdut teren n faa mult mai firetii

utilizari a combustibililor fosili care dadeau rezultate impresionante de ce"a timp. 8deea a fost

abandonat p$n dup cel de5al doilea rzboi mondial, c$nd epoca e&plorrilor spaiale aducea cu

sine o dez"oltare rapid n domeniul matarialelor noi i mai ales uoare. Ans nu acesta a fost

factorul determinant care a generat re"izuirea poziiei asupra folosirii energiei "antului.

Fig.2.'.Furbin american multipal Fig.2.(.Fhe @rush postmill, le"eland, folositn aezri izolate n special Ohaio, 1


9/29

folosite. ei procesul de schimbare al mentalitii la ni"elul intregii societi este unul lent,

cercetri importante au fost realizate ncep$nd din acel moment asupra unor noi tehnologii

capabile s e&ploateze eficient di"erse surse de energie cum ar fi cea solar, eolian, geotermal

etc. 4stfel, la nceputul secolului KK8, n ma6oritatea statelor dez"oltate au fost implementate, nu

numai la stadiul de platform tehnologic de cercetare, dar i pentru e&ploatare economic, soluiiinginereti ale tehnologiilor dez"oltate n acest sens dup marele oc petrolier.

Fig.2.). *rima turbin eolian cu o putere instalat de 1 M= 2 Smith5*utnam machine instalat nastleton, %ermont, SG4. up o perioad scurt de funcionare, din cauza solicitrilor mecanice

puternice induse de forele centrifuge, una din palele turbinei a cedat (dreapta).

Schimbarea de paradigm a fost inlesnit i de factorul decizional la ni"el politic care a

fa"orizat direcionarea de fonduri importante n sensul cercetrii i implementrii tehnologiilor de

e&ploatare eficient a resurselor de energie necon"enionale. 4stfel, la ni"elul Gniunii >uropene,

se recomand rilor membre, ca p$n n anul /1, s se obin apro&imati" /I din producia

de energie electric din surse regenerabile.

%. $iste#e de conversie a energiei eoliene

Furbina eoliana este o maina care con"ertete energia cinetic a "$ntului n energie

mecanic. ac energia mecanic este ulterior con"ertit n electricitate, atunci maina poart

numele de generator eolian, turbin eolian sau con"ertor de energie a "$ntului. Furbinele de /

B, 3B sau B reprezint soluii pentru o gospodrie cu consum mediu de electricitate.

9


10/29

ombinate cu acumulatori puternici i0sau panouri foto"oltaice, acestea pot fi instalate chiar si

pentru asigurarea consumului electric al unor pensiuni turistice.

%.1 *rincipiu de funcionare

Energie

cinetica

>nergia de origine eolian face parte din energiile regenerabile. 4ero5generatorul

utilizeaz energia cinetic a "$ntului pentru a antrena arborele rotorului su! aceasta este

transformat n energie mecanic, i care la r$ndul ei este transformat n energie electric de

ctre generatorul cuplat mecanic la turbina eolian. 4cest cupla6 mecanic se poate face fie direct,

dac turbina i generatorul au "iteze de acelai ordin de mrime, fie se poate realiza prin

intermediul unui multiplicator de "itez. An sf$rit, e&ist mai multe posibiliti de a utiliza energia

electric produs! fie este stocat n acumulatori, fie este distribuit prin intermediul unei reeleelectrice, fie sunt alimentate sarcini izolate. Sistemele eoliene de con"ersie au i pierderi. 4stfel,

se poate meniona un randament de ordinul a ? I pentru rotorul eolienei, ?9I al

multiplicatorului. Frebuie luate n considerare, de asemenea, pierderile generatorului i ale

e"entualelor sisteme de con"ersie.

%.2 Tipuri de instalatii eoliene

Furbinele eoliene se caracterizeaz n primul r$nd dup poziia a&ului turbinei. 4stfel, celedou mari categorii n care se mpart turbinele de "$nt sunt! turbine cu ax orizontal i turbine cu

ax vertical.

a+ Turbine cu a, vertical

in grupul generatoarelor cu a& "ertical cele mai importante sunt! generatoarele cu rotor

arrieus(a), Sa"onius(b), Musgroo"e(c), >"ence(d) (fig.3./.a).

10

Energie

mecanica

Energie

electrica

StocareAcumulatori

Retea de

ditri!utie

Sarcini

i"olate


11/29

Fig.%.2.alasificarea turbinelor eoliene cu a& "ertical! arrieus(a), Sa"onius(b),Musgroo"e(c), >"ence(d)

ea mai des nt$lnit turbin eolian cu a& "ertical este turbina tip arrieus,(fig3./ b)

Fig.%.2.bFurbina eolian cu a& "ertical tip arrieus +M= *ro6ect >ole amplasat n insuleleMagdalen, Puebec, anada

4ceasta este o turbin in"entat n anul 1?31 de inginerul francez Ceorges Qean Marie

arrieus. 4ceasta const din dou, trei sau mai multe pale "ertical situate la distane egale fa de

un a& "ertical, solidarizate de acesta prin intermediul unor bare rigide. 4&ul turbine este cuplat la

partea inferioar cu un generator electric. An timp, conceptul a e"oluat, din considerente

mecanice abord$ndu5se soluia curbrii palelor turbinei dup o curb de troposien i prinderiie&tremitilor acestora direct de a&. An acest caz, palele sunt solicitate numai la ntindere,

11


12/29

reduc$ndu5se riscul distrugerii turbinei din cauza solicitrilor de nco"oiere care se e&ercit

asupra palelor drepte.

Furbinele eoliene cu a& "ertical sunt mai puin utilizate, dei prezint ca principalul a"anta6

independena poziiei rotorului fa de direcia "$ntului. Mai mult, turbinele eoliene cu a&

"ertical au "iteza de operare foarte mic, plasat n 6urul "alorii de /.; m0s, lucru care le5ar facee&trem de fezabile pentru siturile n care frec"ena simpl de apariie a "$ntului pe inter"ale de

"itez este ma&im n zona "$nturilor slabe. u toate c funcioneaz la "iteze relati" mici,

turbinele eoliene cu a& "ertical tip arrieus nu pot demara singure, fiind necesar o surs

suplimentar de energie pentru aducerea acestora n sarcin. eza"anta6ul ma6or al agregatelor

eoliene cu a& "ertical este legat de faptul c eficiena acestora este de dou ori mai mic dec$t

aceea a turbinelor de "$nt cu a& orizontal, datorit rezistenei crescute la naintare pe care palele

o au atunci c$nd se rotesc n "$nt. An plus, a fost demonstrat n e&ploatare faptul c ncrcrileasimetrice i pulsatorii asupra arborelui central pot fi e&treme de importante, gener$nd scoaterea

din uz a agregatului dup o perioad relati"e scurt de funcionare.

ea mai mare turbin eolian cu a& "ertical tip arrieus a fost construi n anada in insulele

Magdalen, a"$nd o putere instalat de + M=. 4ceasta a fost folosit n mod curent pentru a

produce doar /. M= pentru a prote6a structura mecanic a turbinei. :a ora actual, aceasta este

scoas din uz, datorit ineficienei n operare. osturile pentru dezafectarea agregatului fiind

e&trem de mari, n acest moment turbina reprezint o atracie turistic.

Gn alt tip de turbin eolian este cea cu rotor Sa"onius(fig.3./.c), n cazul cruia,

funcionarea se bazeaz pe principiul traciunii difereniale. >forturile e&ercitate de "$nt asupra

fiecreia din feele uni corp curbat au intensiti diferite. Eezult un cuplu care determin rotirea

ansamblului.

Fig.%.2.cSchema de principiu a rotorului Sa"onius

12


13/29

Eotorul generatorului >"ence (fig.3./.a) are doua pale cu profil aerodinamic, montate pe

o tra"ersa orizontala, care se spri6ina pe turnul "ertical al instalatiei. Gn a"anta6 deosebit al

acestei turbine, ca si n cazul rotorului arrieus, consta n faptul ca reductorul,

electrogeneratorul si alte elemente de transmisie mecanica se monteaza 6os la baza instalatiei,

cuplarea rotorului efectu$ndu5se prin prelungirea arborelui principal.Eotoarele acestor motoarenu trebuie orientate dupa "$nt. O "arianta originala de turbina cu doua rotoare >"ence este

prezentata n fig.3./.a. :a puteri mici instalatia poate fi montata chiar si pe un "ehicul.

Motorul Musgroo"e (fig.3./.a) are principiul de functionare similar cu cel al motorului

>"ence, dar el pre"ede si posibilitatea suprapunerii palelor pe b$rna trans"ersala, altfel spus

scoaterea acestora de sub actiunea "$ntului n caz de furtuni cu "iteze periculoase pentru

instalatie.

An Eom$nia, a fost de asemenea studiat posibilitatea implementrii conceptului deturbin eolian cu a& "ertical, n localitatea Sf$ntu Cheorghe din 6udeul Fulcea fiind amplasat

un prototip al unei turbine eoliene cu a& "ertical cu flu& trans"ersal i concentratori periferici

(fig.3./.d). :a ora actual turbina este scoas din uz.

Fig.%.2.dFurbin eolian cu a& "ertical cu flu& trans"ersal i concentratori periferici 2Sf$ntu Cheorghe, Fulcea, Eom$nia.

b+ Turbine cu a, oriontal

4cestea se bazeaza pe principiul morilor de "$nt. :a momentul actual sunt cele mai di"erse

din punct de "edere constructi" i cele mai rasp$ndite. Motoarele cu a& orizontal, sau altfel

numite motoare cu elice sau cu propelor (fig.3./.e) pot a"ea de la una p$na la /+ i mai multepale% calat pe a&ul unui generator electric i conectat de acesta prin intermediul unui cupla6.

Motoarele cu 153 pale sunt, de regul, de "itez nalt i dimpotri", cele cu mai multe pale13


14/29

dez"olt cupluri motoare sporite la "iteze de rotaie mici i sunt destinate pentru "iteze reduse ale

"$ntului.

Fig.%.2.elasificarea turbinelor eoliene! a5o pal, b5doua pale, c53 pale, d5pale multiple

e obicei, ntre rotorul turbinei i generator mai este plasat un multiplicator de turaie care

asigur operarea n condiii corecte a generatorului. 4nsamblul rotor5generator este poziionat n

"$rful unei construcii nalte pentru ca turbina s lucreze ntr5o zon unde "iteza "$ntului este mai

mare i pentru a elimina efectele aerodinamice nefe"orabile cauzate de plasarea agregatului n

imediata apropiere a solului. Spre deosebire de turbinele eoliene cu a& "ertical, cele cu a&

orizontal mai necesit i un sistem de orientare care s plaseze planul de rotaie al rotorului

perpendicular pe direcia "$ntului.

An fig.3./.f se prezint structura intern a unei turbine eoliene.

Fig.%.2.fStructura unei turbine eoliene cu a& orizontal

>lementele componente ale acestei turbine, sunt! nacela (/) 5 conine componentele cheie ale

turbinei, incluz$nd cutia de "iteze i generatorul electric. An faa nacelei este rotorul turbinei cu

14


15/29

palele (1) i butucul (?) cuplat la a&ul principal (le sunt concepute special pentru a permite deblocarea n cazul unui "$nt

puternic. eblocarea este progresi", p$n c$nd "$ntul atinge "iteza critic. 4cest tip de control

este utilizat de cea mai mare parte a eolienelor, deoarece are a"anta6ul c nu necesit piese

mobile i sisteme de comand n rotorul turbinei.

R Gltimul tip de control, "izeaz utilizarea a"anta6elor controlului pasi" i al celui acti",

pentru a controla mai precis con"ersia n energie electric. 4cest sistem este numit control acti"

15


16/29


17/29

puin utilizat pentru eoliene izolate, deoarece necesit baterii de condensatoare care s asigure

energia reacti" necesar magnetizrii.

o u rotor bobinat. Anfurrile rotorice, conectate n stea, sunt legate la un sistem de inele i

perii ce asigur accesul la nfurri, pentru conectarea unui con"ertor static n cazul comenzii

prin rotor (maina asincron dublu alimentat 5 M44).o An scurt5circuit. Eotorul este construit din bare ce sunt scurtcircuitate la capete prin

intermediul unor inele. Anfurrile rotorice nu sunt accesibile.

utia de vitee permite transformarea puterii mecanice, caracterizat de cuplu mare i "itez

mic specific turbinei eoliene, n putere de "itez mai ridicat, dar cuplu mai mic. 4ceasta

deoarece "iteza turbinei eoliene este prea mic, iar cuplul prea mare, pentru a fi aplicate direct

generatorului. Multiplicatorul asigur cone&iunea ntre arborele primar (al turbinei eoliene) i

arborele secundar (al generatorului). >&ist mai multe tipuri de multiplicatoare, cum ar fi!R Multiplicatorul cu una sau mai multe trepte de roi dinate, care permite transformarea

micrii mecanice de la 1?53 rot0min la 1 rot0min. 4&ele de rotaie ale roilor dinate sunt

fi&e n raport cu carcasa.

R Multiplicatorul cu sistem planetar, care permite obinerea unor rapoarte de transmisie mari,

ntr5un "olum mic. An cazul acestora, a&ele roilor numite satelii nu sunt fi&e fa de carcas, ci

se rotesc fa de celelalte roi.

>&ist i posibilitatea antrenrii directe a generatorului, fr utilizarea unui multiplicator.

*ilonuleste, n general, un tub de oel i un turn metalic. >l susine turbina eolian i nacela.

4legerea nlimii este important, deoarece trebuie realizat un bun compromis ntre preul de

construcie i e&punerea dorit la "$nt. An consecin, odat cu creterea nlimii, crete "iteza

"$ntului, dar i preul. An general, nlimea pilonului este puin mai mare dec$t diametrulpalelor.

Anlimea eolienelor este cuprins ntre + i l asigur orientare eolienei i VblocareaV acesteia pe a&a "$ntului, cu a6utorul unei

fr$ne. >&ista mai multe sisteme de orientare dup "$nt (fig.3./.g) ! a 5 cu stabilizator, b 5 cu

"endroza, c5 cu ser"omotor, d5 cu autoorientare (n spatele turnului).

17


18/29


19/29

ei ideea carcasrii turbinelor de "$nt nu este nou, considerente practice au mpiedicat

punerea ei n aplicare la scar industrial. An anii W


20/29


21/29

Fig.%.2.5Modelul turbinei eoliene carcasate inclus n structura cldirii:ighthouse @uilding din Clasgo, Scoia (st$nga) i un concept arhitectonic

ino"ator 2 turnuri gemene legate ntre ele cu a6utorul a trei rotoare carcasate deturbine eoliene cu diametrul de 3 m i o putere de / = (dreapta).

&. Turbina eolian Tesnic- un concept nou6 revoluionar

Fig. &.1. Furbina eolian Fesnic

Furbina F>S78 este o turbin cu a& "ertical (%4=F), definit de un rotor asamblata"$nd mai mult de / discuri ngrmadite unul deasupra celuilalt cu un spaiu liber ngust ntre

ele (apro&. / mm).

Furbina Fesniceste realizat de Loria 7ica, un roman care a preluat unele din ideile lui

7iola Fesla i le5a mbuntit la aceast turbin. Furbina eolian dez"oltat i bre"etat de

ctre F>S78 se bazeaz pe aceleai principii ca i turbina Fesla.

Furbina Feslaeste o turbin de abur fr lame realizat n 1?13 de ctre genialul 7iola

Fesla. An loc s foloseasc lame i frecare, turbina Fesla folosete discuri paralele apropiate,

a"$nd distane mici ntre ele, discuri care sunt aran6ate n timpul rotaiei de ctre aderena

21
http://www.tesnic.com/index.htmlhttp://www.tesnic.com/about_us.htmlhttp://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_turbinehttp://www.tesnic.com/index.htmlhttp://www.tesnic.com/about_us.htmlhttp://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_turbine


22/29

fluidului pe suprafaa discurilor, fluide care au fost abur i ulei n cazul e&perimentelor lui Fesla.

:a modelul Fesladiscurile au fost nchise ntr5o cutie n form de cochilie, iar fluidul a fost

proiectat cu presiune foarte mare tangenial pe discuri. Furbina Fesla este recunoscut pentru

eficiena i robusteea ei, ns, nu a putut sa o construiasc aa cum ar fi "rut pentru c metalele pe

care le5a a"ut la dispoziie atunci nu puteau fi modelate ca s aib grosimea i calitatea potri"it.

Fig. &.2Furbina Fesla

&.1 *ri co#ponente

>lementul central al turbinei este rotorul acesteia (cu cele peste / de discuri asamblate),

care include de asemenea pe circumferina discurilor sti"uite o mulime de lamele ca aripa de

a"ion, ngrmdite astfel nc$t s diri6eze curentul de aer n mod tangenial ctre suprafaa

discurilor (fig +.3).

22
http://peswiki.com/index.php/Directory:Tesla_Turbineshttp://peswiki.com/index.php/Directory:Tesla_Turbines


23/29

Fig &.%Eotorul turbinei

An 6urul rotorului e&ist asamblat un stator (fig. +.+) (miez statoric, pachet de tole) 6uc$nd

rolul de a spori captarea de "$nt i de a neutraliza turbulenele din rotor. 4ran6amentul aripilor

(braelor) statorului i paletelor rotorului este n aa fel nc$t s redirecioneze "$ntul n mod

tangenial ctre discurile astfel asamblate indiferent de direcia "$ntului. ispunerea lamelelor

statorului pre"ine de asemenea ntreruperea rotirii prin prote6area rotorului de turbulene sau de

orice schimbri de direcie a "antului.

Fig.&.&Statorul turbine Fesnic

&.2 7odul de funcionare

Furbina F>S78 e&trage energia "$ntului prin mai multe moduri. An primul r$nd energia

"antului este e&tras din modul de ridicare standard i prin tragerea lamelelor din circumferina

rotorului. 4poi debitul de aer intr n spaiile libere dintre discuri unde, ca i n cazul turbineiFesla, el ader de suprafaa discurilor care "or contribui n mod semnificati" la rotirea rotorului.

4cest fel nou de e&tragere a puterii "$ntului prin aderare, n plus fa de e&tragerea prin tragere i

ridicare, permite turbinei F>S78 s ating o foarte nalt eficien.

Furbina F>S78 este capabil s funcioneze cu aceeai eficien n turbulene deoarece

dispunerea aripilor(braelor) apr rotorul de la orice turbulen. An plus, dispunerea aripilor

ascunde rotorul astfel nc$t prile turbinei care se mic sunt abia "izibile de la ni"elul solului.

*rin urmare, turbina F>S78 este n mod estetic n armonie cu suprafeele ncon6urtoare, fiind

de aceea urban i rural, rezidenial i comercial. Furbina F>S78 este foarte uoar fiind

23


24/29

potri"it pentru montarea pe acoperi. e e&emplu o turbin F>S78 de 3,9 c$ntrete mai

puin de1 g.

$pecificaii te3nice 8tabelul 2+

*uterea nominal

%iteza "$ntului

%iteza minim a "$ntului

%iteza ma&im a "$ntului

Eficiena turbinei

*uterea total

*uterea real

+ =

1+ m0s

/m0s

9;m0s

I

<

+

iametrul rotoruluiAnlimea rotorului

iametrul statorului

Anltimea turbinei incluz$nd picioarele

iametrele carcasei superioare0inferioare

$uprafa de contact

Creutatea total( cu generator)

1m/.< m

1.; m

+ m

/.< m

&.)( #2

1; gCeneratorul

on"ertorul de energie

Magnei permaneni 4D*M

+< %

1/0// 4Sistemul de fr$nare *rimar! automat, electromagnetic

Secundar! disc de franare manualaCaranie 1 ani

24


25/29

&.% 7odel #ate#atic de calcul al puterii turbinei.

%iteza "$ntului [ 1+ m0s

ensitatea aerului [ 1.// g0m3

*uterea "$ntului se poate determina plec$nd de la energia cinetic a unui current de aer cu "itez

constant!

E 9 # : v2 ; 2, unde m reprezint masa de aer care trece prin suprafaa unui captator eolian ntr5

un inter"al t.

# 9 < : $: v: t9 =:t, unde

=9 +%5?;#%.

4adar, pentru o suprafa S[ +.;9 m/i o "itez a "$ntului "[ 1+ m0s,

*9 >.' :1.22': &.)( : 81&; 1>+%9 @6>> 5?

Dormula de calcul pentru puterea real a turbinei se calculeaz, nmulind puterea total cu

eficiena. 4adar,

* real 9 @: '>;1>> 9 &6>> 5?

25


26/29


27/29

asemntor cu adierile de "$nt cele mai uoare i arat posibilitatea turbinei Fesnic de a folosicurenii de aer cei mai slabi, cureni de aer care sunt prezeni i n zonele locuite.

Gn alt test este realizat cu turbina Fesnic n tunelul de "$nt unde este supus la o "itez a"$ntului de 1,/ m0s. :a aceast "itez a "$ntului turbina se stabilizeaz la mai mult de +rotatii0minut. 4adar, aceasta se comporta foarte bine n condiii de "$nt puternic, fiind foarte

stabil, nesesiz$ndu5se nici un alt zgomot sau "ibraie produs de turbin n afar de cele produsede curentul de aer.

ompar$nd turbinele eoliene clasice(fig. +.9) se poate obser"a c Furbina Fesnic prezintcele mai multe a"anta6e. 4stfel turbinele clasice cu palete orizontale prezint un model esteticincon"enabil pentru folosirea lor n mediul urban, fiind foarte mari, a"$nd eficien relati" mic,opereaz la "$nturi doar dintr5o direcie (necesit schimbarea a&ului n cazul n care direcia"$ntului se schimb) i a"$nd riscuri la "$nturi puternice. Furbinele a&iale "erticale arrieusiSa"oniuscu toate c pot opera la "$nturi din orice direcie, prezint ns risc la "$nturi puternicei sunt mai puin eficiente dec$t turbina Fesnic.

&ig$4$6 Gra'ic com(arati) *ariieu+,enic

Se pare c n urma testelor fcute n diferite condiii turbina Fesnic a reuit s demonstrezefaptul c este cea mai performant turbin eolian la acest moment ntrec$nd n randament chiarturbinele arrieusi Sa"onius, unele din cele mai reuite i eficiente turbine eoliene p$n n acest

moment.

'. oncluii

27
http://www.windturbine-analysis.netfirms.com/http://www.berezin.com/jeff/Savonius%20Wind%20%20Turbine%20News.htmhttp://en.wikipedia.org/wiki/Darrieus_wind_turbinehttp://en.wikipedia.org/wiki/Darrieus_wind_turbinehttp://en.wikipedia.org/wiki/Savonius_wind_turbinehttp://www.windturbine-analysis.netfirms.com/http://www.berezin.com/jeff/Savonius%20Wind%20%20Turbine%20News.htmhttp://en.wikipedia.org/wiki/Darrieus_wind_turbinehttp://en.wikipedia.org/wiki/Savonius_wind_turbine


28/29

>nergia eolian, n conte&tul micorrii tot mai accelerate a resurselor con"enionale deenergie, dublat de cererea din ce n ce mai mare pentru energie, reprezint o soluie "iabil

pentru compensarea acestui deficit.

:a ora actual, tehnologia pentru producerea i implementarea soluiilor eoliene este unamatur dar n acelai timp departe de a5i fi atins limitele. 4cestea au fost stabilite n anul 1?/9 de

fizicianul german 4lbert @etz care a demonstrat c randamentul ma&im al unei turbine eolieneeste de p$n la ?.3I. Furbinele de "$nt actuale au o eficien ma&im situat n 6urul "alorii de+I.

4adar, cercettorii i in"entatorii analizeaz continuu actualele date, corect$ndu5le iperfecion$ndu5le, n ncercarea de a gsi soluii "iabile i c$t mai performante pentru"alorificarea energiei "$ntului.

28


29/29

ibliografie0

http!00.Houtube.com0atch^"[?

131387487-Turbina-Eoliana-Proiect

Documents

Transcript of 131387487-Turbina-Eoliana-Proiect