Taltech
Kas sind huvitab ka energeetika ja masinad?
Ühine meiega Tallinna Tehnikaülikoolis ja muudame maailma paremaks!
Vabandust, seda veebilehte saab vaadata ainult arvutiga.
tuulesimulaaator, mis laseb sul ehitada oma tuuliku. Saad valida ise oma tuuliku kõrguse ja labade pikkuse ning asukoha Eestis.
ehitab 3d mudeli valitud asukohast, ning otsib internetist asukoha keskmise aastase tuulekiiruse ja realse hetkelise tuulekiiruse.
leiab sinu tuuliku mõõtmete (mis simulatsioonis valid) ja asukoha põhjal reaalse tootmisvõimsuse, mis sinu tuulik seal täna praegu toodaks.
leiab tuuliku simulatsioon ka ligikaudse aastase toodangu (valitud asukohas), tuuliku kapitalkulu ja muud.
↓
Tuuliku gondel asub tuuliku tipus. Selle alla kuuluvad kõiksugused komponendid, mis muundavad tuule energia elektrienergiaks (näiteks reduktor, generaator, pidurisüsteemid, juhtimisüsteemid jne).
Gondli korpus on valmistatud kergetest ning vastupidavatest materjalidest (näiteks klaaskiu- või süsinikku komposiidid). Kere peab kaitsma mehhaanilisi ja elektrilisi osi ilmastiku eest. MUIDEKS! Korpus on värvitud valgeks, et peegeldada võimalikult palju päikesevalgust ning vähendada soojust gondli sees (tagades komponentidele pikema eluea). Gondli sees on masinad, mis võimaldavad muuta tuule kineetilise energia mehhaaniliseks energiaks. Labade pöörlemine antakse läbi rootori edasi gondli sees olevale peavõllile. Peavõllilt kandub pöörlemine edasi reduktorisse. Reduktori eesmärk on tõsta pöörlemiskiirust kõrgemale (tavaliselt 1000-1500 pööret minutis), mis sobib generaatorile elektrienergia tootmiseks. Reduktori tagumine pool on ühendatud kiire võlliga. Sellel võllil asub ka pidurisüsteem, millega saab turbiini peatada kas hoolduse või tormituule puhul. Edasi kandub pöörlemine võllilt generaatorisse, kus mehhaaniline energia muudetakse elektriliseks.
Edasi on vaja toodetud elekter kanda elektrivõrku kõigile kasutamiseks. Generaator toodab vahelduvvoolu, mis sobib iseenesest meie elektrivõrguga (ka võrgus on kasutuses vahelduvvool), kuid see ei vasta võrgu sagedusele (50 Hz) ja pingele (muutuvad tuuleolud annavad ebastabiilse pinge). Seetõttu juhitakse saadud elektrienergia läbi muundurite, inverterite ning vajadusel ka trafode. Süsteemi keerukus sõltub generaatori ehitusest (näiteks asünkroongeneraatorid vajavad vähem filtreermist).
Tuuliku torn peab tõstma labad, gondli ja rootori võimalikult kõrgele, kus tuule kiirused on suuremad ja stabiilsemad. Samuti tagab kõrgus ka turvalise vahemaa labadele teistest objektidest. Üldiselt kehtib kuldreegel, et mida kõrgem torn, seda rohkem elektrienergiat toodetakse (mõju hakkab kahanema ligikaudu 200 meetri kõrguselt).
Torn peab olema piisavalt tugev, et kanda gondlit ja labasid, pidades vastu labade pöörlemisele ning sellest tulevatele koormustele ja vibratsioonidele. Enamikes tuulikutes on tornid tehtud terasest. Kõrgete tornide puhul kasutatakse ka betooni (betoon võimaldab ehitada väiksema läbimööduga torni ning samas saab seda ka kohapeal valada, vähendades transpordi probleeme). Pöörlevad labad (samuti tuulepuhangud) tekitavad kindla sageduse, mis omakorda vibratsiooni ja jõu. Juhul kui need ühtivad torni loomuliku omavõnkesagedusega tekib resonants, ehk sagedused langevad kokku, mis omakorda võimendab jõudu. Taoline resonantsjõud suudab põhjustada torni struktuuris kahjustusi. Resonantsi vältimiseks on vaja torni mass ja jäikus õigesti projekteerida. Vibratsiooni vähendamiseks on kasutusel summutussüsteem. Nende alla kuuluvad amortisaatorid, kummipadjad ja dünaamilised massisummutid (näiteks asuvad need süsteemid gondlis mehhaaniliste osade all).
Tuuliku labad püüavad kinni kineetilise tuuleenergia ja muudavad selle pöörlevaks mehhaaniliseks energiaks. Labade mudeldamisel on oluline, et need oleks tugevad, kerged ja aerodünaamilised.
Kaasaegsed tuulikulabad võivad olla pikemad kui lennukitiivad. Nende eriline kuju tagab võimalikut suure tõstejõu ja võimalikult väikese takistusjõu. Laba ristlõike puhul on näha, et gondli poolne ots on paks ja tagumine ots terav, ülemine pind on kumeram kui alumine ja laba profiil muutub piki tiiba. Gondli poolsest otsast lõpuni välja on laba spiraalselt keeratud. See annab igale laba osale võimalikult optimaalse nurga õhuvoolu ja laba vahel. Laba kiirus oleneb sellest, kus punktis laba vaadata. Gondli ja rootori juures on laba kiirus ligilähedale nulliga, kuid laba tipu kiirus võib ulatuda kuni 360 km/h (see meeletu kiirus on ka peamine müra, mida tuulikud tekitavad).
