Sedan bönder över hela landet började använda vindkraftverk för att pumpa vatten på 1800-talet har amerikanerna förstått fördelarna med vindkraft. Energikriserna på 1970-talet betonade vikten av vindkraften som en billig, ren och förnybar energikälla, och energipolitiska lagen från 1992 tog åtgärder för att öka utvecklingen. Vindkraftverk är inte svåra att förstå, och de blir allt effektivare, kraftfulla och allestädes närvarande.
Generering av elektricitet genom induktion
Principen bakom elproduktion i en vindkraftverk är i grunden densamma som det bakom vattenkraft, fossilt bränsle och jämn kärnkraft. Hjärtat i turbinen är en magnetisk induktionsspole som alstrar växelström som en magnetiserad rotor spinner runt eller inuti en stationär stator. När det gäller en vindturbin är det vinden som ger energi att rotera rotorn. Den el som generatorn producerar reser längs överföringsledningarna för att antingen användas direkt av turbinens ägare eller för att komma in i ett nät för distribution till nytta kunder.
Turbinens komponenter
Huvuddelen En vindturbins kropp är nacellen, som rymmer generatorn såväl som en serie drivkugghjul. Knivarna är fastsatta på axeln, och nacellen sitter ovanpå ett torn som är så högt som möjligt för att låta bladen fånga maximal vindkraft. Nacelleen rymmer också en kontroller som tar emot data från en anemometer, som mäter vindhastighet och en vinge som mäter vindriktning. Regulatorn kan starta och stoppa turbinen samt göra justeringar för att kompensera vindhastigheten. Nacelle innehåller också en mekanisk broms som låser bladet och en stigdrev som justerar bladvinkeln för att minimera lyft i stora vindar.
Växlarens funktion
När vinden blåser, kontrollern orienterar nacellen för att möta den och de specialformade bladen börjar långsamt rotera. Det är svårt att tro, samtidigt som man observerar från grunden att en sådan långsam rotation - cirka 20 varv per industriell enhet - kan producera el, men växlarna inuti nacellen ökar rotationsaxelns rotationshastighet till mellan 1200 och 1800 rpm , vilket är tillräckligt för att generera el. Det är inte viktigt att knivarna roterar snabbt - de utgör faktiskt en fara för fåglar och människor på marken om de roterar för fort. Bladen är finbalanserade för att generera kraft även i lätta vindar, och tonhöjden och regulatorn saktar ner dem när vinden är stark.
Utveckla design
Mindre vindkraftverk innehåller ofta vertikal- axelbladssystem - dessa omvandlar vindenergi till el med samma princip som horisontella axlar, och de kan vara små nog att montera på taket på ett hus. Förfining av bladdesign för att bättre fånga vinden är en viktig pågående utveckling för både industriella och bostadsvisa horisontella axlar. Dessutom tillverkar tillverkare längre blad och högre torn så turbiner kan dra nytta av snabbare vindar i högre höjder. De flesta turbiner innehåller nu vibrationsdämpare för att minska buller och aktiva tonhöjdskontroller för att säkerställa att turbiner kan fortsätta att rotera säkert och generera el även i höga vindar.
