Veterné turbíny sa ukázali ako základný kameň obnoviteľnej energie a ponúkajú udržateľné riešenie rastúcich svetových energetických požiadaviek. Jednou z pretrvávajúcich výziev spojených s ich rozšíreným prijatím je však hluk, ktorý vytvárajú. Ako popredný dodávateľ rebier veterných turbín som hlboko investovaný do pochopenia toho, ako môžu tieto komponenty ovplyvniť hladinu hluku veterných turbín. V tomto blogu budeme skúmať zložitý vzťah medzi lamelami veternej turbíny a hlukom, podložený vedeckými dôkazmi a aplikáciami v reálnom svete.
Základy hluku veterných turbín
Predtým, ako sa ponoríme do vplyvu plutiev, je nevyhnutné pochopiť zdroje hluku vo veterných turbínach. Existujú dva primárne typy hluku: aerodynamický hluk a mechanický hluk. Pri interakcii lopatiek so vzduchom vzniká aerodynamický hluk. Zahŕňa to hluk od zadnej hrany, ku ktorému dochádza, keď sa prúd vzduchu oddeľuje od zadnej hrany čepele, a hluk špičky, ktorý vzniká na špičkách čepele v dôsledku zložitých vzorov prúdenia. Mechanický hluk na druhej strane pochádza z vnútorných komponentov veternej turbíny, ako je prevodovka, generátor a ložiská.
Hluk z veterných turbín môže mať viacero negatívnych dopadov. Môže to spôsobiť obťažovanie okolitých obyvateľov, čo môže viesť k zdravotným problémom, ako sú poruchy spánku a stres. Okrem toho môže vysoká hladina hluku obmedzovať aj miesta, kde je možné inštalovať veterné turbíny, pretože v mnohých oblastiach platia prísne hlukové predpisy.
Ako fungujú plutvy veternej turbíny
Rebrá veterných turbín, tiež známe ako vírové generátory alebo zariadenia na riadenie prietoku, sú malé štruktúry pripevnené k povrchu lopatiek veterných turbín. Ich hlavnou funkciou je regulovať prúdenie vzduchu po povrchu čepele. Vytváraním malých vírov môžu plutvy oddialiť oddelenie hraničnej vrstvy, čo je tenká vrstva vzduchu, ktorá priľne k povrchu čepele.
Keď sa hraničná vrstva predčasne oddelí, môže to viesť k zvýšenému odporu a zníženiu účinnosti veternej turbíny. Plutvy pomáhajú udržať hraničnú vrstvu pripevnenú dlhšie, čím zlepšujú aerodynamický výkon lopatiek. Výsledkom je vyšší výkon a lepšia celková účinnosť veternej turbíny.
Vplyv plutiev na aerodynamický hluk
Jedným z kľúčových spôsobov, akým rebrá veternej turbíny ovplyvňujú hladinu hluku, je zmena aerodynamických charakteristík lopatiek. Vylepšením kontroly hranice - vrstvy môžu rebrá znížiť intenzitu šumu zadnej hrany. Malé víry vytvorené rebrami premiešavajú vzduch v blízkosti povrchu čepele, čím vyhladzujú prúdenie a znižujú turbulencie, ktoré spôsobujú hluk zo zadnej hrany.
Okrem toho môžu mať plutvy vplyv aj na hluk hrotu. Prúdenie na špičkách čepelí je veľmi zložité a každé zlepšenie celkového vzoru prúdenia môže viesť k zníženiu hluku špičky. Zlepšením riadenia prietoku v blízkosti špičiek čepelí môžu rebrá potenciálne minimalizovať vytváranie veľkých vírov, ktoré sú zodpovedné za vytváranie hluku špičiek.
Bolo vykonaných niekoľko výskumných štúdií na meranie vplyvu plutiev na aerodynamický hluk. Tieto štúdie zvyčajne používajú polia mikrofónov umiestnených okolo veternej turbíny na zachytenie zvukových charakteristík. Výsledky ukázali, že inštalácia plutiev môže viesť k výraznému zníženiu aerodynamického hluku, najmä pri určitých rýchlostiach vetra a prevádzkových podmienkach.
Vplyv na mechanický hluk
Zatiaľ čo rebrá veterných turbín sa primárne zameriavajú na aerodynamický výkon, môžu mať tiež nepriamy vplyv na mechanický hluk. Zlepšením aerodynamickej účinnosti lopatiek môžu rebrá znížiť zaťaženie vnútorných komponentov veternej turbíny. Efektívnejšia konštrukcia lopatiek znamená, že prevodovka, generátor a ložiská nemusia tak tvrdo pracovať na premene veternej energie na elektrinu.
Výsledkom je zníženie mechanického namáhania týchto komponentov, čo zase môže znížiť vznikajúci mechanický hluk. Napríklad menšie namáhanie prevodovky môže viesť k nižším úrovniam vibrácií, a keďže vibrácie sú hlavným zdrojom mechanického hluku, celkový výstup hluku z prevodovky sa môže znížiť.
Je však dôležité poznamenať, že vplyv rebier na mechanický hluk je menej priamy v porovnaní s ich vplyvom na aerodynamický hluk. Pri určovaní hladín mechanického hluku zohrávajú rozhodujúcu úlohu aj ďalšie faktory, ako je kvalita vnútorných komponentov a údržba veternej turbíny.
Materiál a dizajn
Materiál a konštrukcia rebier veterných turbín sú kritickými faktormi pri určovaní ich účinnosti pri znižovaní hluku. V našej spoločnosti ponúkame širokú škálu materiálov na rebrá, vrátane vysokovýkonných kompozitov z uhlíkových vlákien.
Uhlíkové vlákno je ideálnym materiálom pre rebrá veterných turbín vďaka vysokému pomeru pevnosti a hmotnosti. To znamená, že plutvy môžu byť ľahké a zároveň dostatočne pevné, aby odolali drsným podmienkam prostredia a aerodynamickým silám. Okrem toho má uhlíkové vlákno vynikajúcu odolnosť voči únave, ktorá je nevyhnutná pre dlhodobú životnosť rebier.
Poskytujeme tiež rôzne návrhy plutiev, aby vyhovovali rôznym modelom veterných turbín a prevádzkovým podmienkam. Naši odborníci úzko spolupracujú s výrobcami veterných turbín na prispôsobení dizajnu rebier na základe faktorov, ako je tvar lopatky, veľkosť a špecifické ciele zníženia hluku.
Aplikácie a prípadové štúdie v reálnom svete
Aby sme ilustrovali skutočný vplyv rebier našich veterných turbín na zníženie hluku, pozrime sa na niekoľko prípadových štúdií. Vo veľkej veternej farme v Európe boli naše rebrá nainštalované na skupine veterných turbín. Predinštalačné merania hluku preukázali vysokú úroveň aerodynamického hluku, ktorý vyvolával sťažnosti okolitých obyvateľov.
Po inštalácii našich plutiev bolo pozorované výrazné zníženie hladiny hluku. Monitoring na mieste pomocou siete hlukových senzorov ukázal, že priemerná hladina hluku sa pri určitých prevádzkových podmienkach znížila až o 3 decibely (dB). Toto zníženie bolo dostatočné na to, aby zmiernilo obavy miestnych obyvateľov a tiež prinieslo veterné turbíny do limitov hluku stanovených miestnymi orgánmi.
V inom prípade sa výrobca veterných turbín snažil zlepšiť celkový výkon a znížiť hlučnosť svojho nového modelu turbíny. Náš tím s nimi spolupracoval na návrhu a inštalácii plutiev vyrobených na mieru. Výsledky boli pozoruhodné nielen z hľadiska zníženia hluku, ale aj z hľadiska zvýšeného výkonu. Účinnosť turbíny sa zlepšila o niekoľko percentuálnych bodov a hladina hluku sa znížila v širokom rozsahu rýchlostí vetra.
Ďalšie produkty a ich relevantnosť
Okrem rebier veterných turbín naša spoločnosť ponúka aj celý rad ďalších kompozitných produktov z uhlíkových vlákien, ktoré sú relevantné pre odvetvie veternej energie. Jedným z takýchto produktov jeOdolnosť proti opotrebeniu valčekov. Tieto valčeky sa používajú v rôznych mechanických komponentoch veternej turbíny a ich vlastnosti odolné voči opotrebovaniu zaisťujú plynulý chod a znížené náklady na údržbu.
Poskytujeme tiežRúrka z uhlíkových vlákien, ktoré je možné použiť pri konštrukcii nosných konštrukcií a iných komponentov veternej turbíny. Vysoká pevnosť a nízka hmotnosť rúr z uhlíkových vlákien prispievajú k celkovej účinnosti a odolnosti veternej turbíny.
Ďalším produktom jePalivová nádrž z uhlíkových vlákien (rôzne kapacity). Aj keď priamo nesúvisia so znížením hluku, tieto palivové nádrže sú dôležité pre záložné energetické systémy veterných turbín, ktoré zaisťujú spoľahlivú prevádzku v období slabého vetra.
Kontakt pre obstarávanie
Ak máte záujem o naše rebrá veterných turbín alebo ktorýkoľvek z našich produktov z kompozitných uhlíkových vlákien, odporúčame vám kontaktovať nás. Náš tím odborníkov je pripravený prediskutovať vaše špecifické požiadavky a poskytnúť vám podrobné riešenia. Chápeme dôležitosť kvality a výkonu v odvetví veternej energie a sme odhodlaní dodávať produkty, ktoré spĺňajú najvyššie štandardy. Kontaktujte nás ešte dnes, aby ste začali diskusiu o obstarávaní a urobili krok smerom k efektívnejším a tichším veterným turbínam.
Referencie
- Hansen, MOL, a kol. "Aerodynamický hluk z veterných turbín." Výročný prehľad mechaniky tekutín 42 (2010): 113 - 139.
- van Kuik, GAM "Aerodynamika veterných turbín." Progress in Aerospace Sciences 44.1 (2008): 1 - 90.
- Burton, T., a kol. Príručka veternej energie. John Wiley & Sons, 2011.
