Στο χώρο του σχολείου και συγκεκριμένα στην στέγη του κεντρικού κτιρίου τοποθετήθηκε ανεμογεννήτρια τύπου AIR-X 403 της Southwest Windpower. Το AIR-X έχει σχεδιαστεί με υψηλά στάνταρτ ασφαλείας. Παρ’ όλα αυτά υπάρχουν έμφυτοι κίνδυνοι που έχουν σχέση με τον ηλεκτρικό ή/και μηχανικό εξοπλισμό. Η ασφάλεια ήταν το πρώτο μέλημά μας όταν σχεδιάζαμε την τοποθέτηση, εγκατάσταση και λειτουργία της τουρμπίνας. Ιδιαίτερη σημασία δόθηκε στους ηλεκτρικούς και μηχανικούς κινδύνους καθώς και στους κινδύνους των λεπίδων του έλικα.
- Μηχανικός Κίνδυνος: Οι περιστρεφόμενες λεπίδες είναι ο πιο σημαντικός μηχανικός κίνδυνος. Οι λεπίδες AIR X είναι κατασκευασμένες από πολύ δυνατά θερμοπλαστικά. Στην κορυφή, οι λεπίδες μπορεί να κινούνται σε ταχύτητες πάνω από 275 μίλια τη ώρα(440km/hr). Σε αυτήν την ταχύτητα, η κορυφή μιας λεπίδας είναι σχεδόν αόρατη και μπορεί να προκαλέσει σοβαρά τραύματα. Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να γίνει εγκατάσταση της τουρμπίνας σε μέρος που κάποιος μπορεί να έρθει σε επαφή με τις κινούμενες λεπίδες του έλικα.
- Ηλεκτρικοί Κίνδυνοι: Το AIR-X είναι εξοπλισμένο με περίπλοκα ηλεκτρονικά σχεδιασμένα να παρέχουν προστασία από ηλεκτρικούς κινδύνους υπερβολικής ταχύτητας του αέρα. Τα εσωτερικά ηλεκτρονικά του AIR-X προλαμβάνουν τις τάσεις ανοιχτού κυκλώματος από το να περνάνε τα 20 volt για συστήματα 12-volt ή πάνω από τα 40 volts για συστήματα 24-volt. Η θερμότητα στα καλώδια είναι πολλές φορές αποτέλεσμα του υπερβολικού ρεύματος που ρέει μέσα από ένα μικρό σε μέγεθος καλώδιο ή μέσα από μια κακή σύνδεση. Οι μπαταρίες μπορούν να μεταφέρουν μια επικίνδυνη ποσότητα ρεύματος. Αν προκύψει βραχυκύκλωμα στην καλωδίωση από τις μπαταρίες, μπορεί να προκληθεί φωτιά. Για να αποφύγετε αυτή την απειλή, απαιτείται μια ασφάλεια κατάλληλου μεγέθους ή ένας διακόπτης στα καλώδια που συνδέουν με την μπαταρία.
- Εγκατάσταση: Όλες οι διαδικασίες εγκατάστασης έγιναν στο επίπεδο της γης. Οι μπαταρίες ήταν αποσυνδεδεμένες καθόλη τη διάρκεια της εγκατάστασης. Ειδικότερα ελήφθησαν τα παρακάτω επιπλέον μέτρα ασφαλείας.
- Διαλέξαμε μία ζεστή ημέρα.
- Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εγκατάστασης ήταν παρούσα ολόκληρη η ομάδα.
- Αποσυνδέσαμε τις μπαταρίες από την καλωδίωση της τουρμπίνας.
- Πριν προσκολλήσουμε τα καλώδια στην μπαταρία, δέσαμε μαζί τα καλώδια εξόδου της τουρμπίνας (θετικό= κόκκινο, αρνητικό= μαύρο) κοντά στην μπαταρία για να είματε σίγουροι ότι ο στροφέας δεν θα επιταχύνει κατά την εγκατάσταση.
- Η συναρμολόγηση των λεπίδων έγινε μετά την τοποθέτηση της τουρμπίνας στον ιστό.
- Λειτουργία: Ελέγχουμε τις δομές υποστήριξης, τις λεπίδες, και τα ηλεκτρικά συστήματα σε συχνή βάση.
- Οι λεπίδες του έλικα είναι πολύ δυνατές, Παρ’ όλα αυτά, αν έρθουν σε επαφή με ένα στερεό αντικείμενο, μπορεί να σπάσουν. Χρησιμοποιήσαμε κοινή λογική για την ασφάλεια όταν διαλέξαμε το μέρος τοποθέτησης της τουρμπίνας.
- Όταν εκτελούμε περιοδικές επιθεωρήσεις, ή οποιαδήποτε στιγμή χρειαστεί να πλησιάσουμε την πορεία των λεπίδων, αποσυνδέουμε τα καλώδια τροφοδοσίας από την μπαταρία και δένουμε μαζί τα καλώδια εξόδου της ανεμογεννήτριας για να σταματήσουμε (να χαμηλώσετε την ταχύτητα) τις λεπίδες από την περιστροφή. Η τουρμπίνα μπορεί επίσης να κλείσει με τη χρήση διακόπτη.
- Υπάρχει μια μικρή περίοδος break-in με τις νέες τουρμπίνες. Τα ρουλεμάν στον παρεκλιντή (turbine yaw) και τον στροφέα της τουρμπίνας απαιτούν περίπου 60-100 ώρες λειτουργίας σε κανονικές ταχύτητες(περίπου 18-20 μίλια την ώρα, 8-9 μέτρα το δευτερόλεπτο) πριν λειτουργήσουν σε πλήρη απόδοση. Κατά την περίοδο προσαρμογής (break-in period), η λειτουργία της τουρμπίνας φαίνεται αργόστροφη.
- Γειωτική Προστασία/ Προστασία από τον Κεραυνό: Το να τοποθετήσετε κατάλληλα την τουρμπίνα είναι πολύ σημαντικό για την προστασία των ηλεκτρονικών για μακρόχρονη λειτουργία. Οι διαδικασίες γείωσης πρέπει να ακολουθούν τους τοπικούς ηλεκτρικούς κώδικες. ΣΟΒΑΡΗ ΖΗΜΙΑ ΣΤΗΝ ΤΟΥΡΜΠΙΝΑ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΠΡΟΚΛΗΘΕΙ ΑΠΟ ΜΗ-ΣΩΣΤΗ ΓΕΙΩΣΗ!
Είναι πολύ σημαντικό να γειώσετε τη θήκη της μπαταρίας σας και να γειώσετε τον πύργο σας για προστασία από τον κεραυνό και από το στατικό ηλεκτρισμό. Η κατάλληλη γείωση αυξάνει επίσης την ασφάλεια του συστήματος της τουρμπίνας σας. Το πράσινο καλώδιο προσφέρει γείωση για το σώμα της τουρμπίνας. Αυτό το καλώδιο πρέπει να συνδεθεί στο σύστημα γείωσης. Αυτό γίνεται συνήθως συνδέοντας ένα καλώδιο από τον μοχλό(κοντάρι/ μπαστούνι) γείωσης κοντά στη βάση του πύργου στο πράσινο καλώδιο της τουρμπίνας. Για επιπρόσθετη προστασία από τον κεραυνό και τον στατικό ηλεκτρισμό, ακόμη ένα καλώδιο θα πρέπει να συνδέει το κοντάρι γείωσης στον πύργο. Το αρνητικό καλώδιο του συστήματός σας θα πρέπει επίσης να συνδέεται στο έδαφος. Αυτό γίνεται συνήθως συνδέοντας ένα καλώδιο από την αρνητική άκρη της μπαταρίας σε ένα κοντινό κοντάρι γείωσης. Καλώδια με τις ίδιες τιμές με τα θετικά και τα αρνητικά καλώδια πρέπει να συνδέουν όλες τις γειώσεις(βλέπε τον Τομέα Μεγέθους Καλωδίων 3.1.2).Ένα γειωτικό ηλεκτρόδιο μπορεί να φτιαχτεί για συστήματα χωρίς υπάρχον σύστημα γείωσης από γαλβανισμένο σωλήνα ή σωλήνωση ηλεκτρικών καλωδίων μήκους 2.4m και 19mm ή σιδερένιο κοντάρι ή ατσάλινο(2.4 m, 16 mm). Αυτό το γειωτικό ηλεκτρόδιο πρέπει να είναι πλήρως θαμμένο κάτω από το έδαφος, σε όχι περισσότερο από 45 μοίρες κατακόρυφα, ή οριζόντια τουλάχιστον 75cm κάτω από την επιφάνεια. Προτείνεται το γειωτικό ηλεκτρόδιο να τοποθετηθεί όσο πιο κοντά γίνεται στις μπαταρίες για μέγιστη προστασία από τον κεραυνό. Η βάση του πύργου είναι επίσης μια καλή τοποθεσία για μία κατάλληλη κράτηση σε περίπτωση αύξησης της τάσης. - Ασφάλεια: Το AIR-X έχει τη δυνατότητα να παράγει μεγάλες ποσότητες ρεύματος. Όπως με όλες τις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, πρέπει να προστατεύετε κάθε τουρμπίνα με κατάλληλου μεγέθους ασφάλεια ή ασφαλειοδιακόπτη. Το AIR-X θα πρέπει να καλωδιωθεί με κατάλληλου μεγέθους ασφάλεια μεταξύ αυτού και των μπαταριών. Αν χρησιμοποιείται διακόπτης, η ασφάλεια θα πρέπει να τοποθετηθεί μεταξύ του διακόπτη και των μπαταριών. Προτεινόμενο Μέγεθος για ασφαλειοδιακόπτες ή ασφάλειες.
• 12-volt model: 50 amps D.C.
• 24-volt model: 30 amps D.C. - Διακόπτης: Η Southwest Windpower προτείνει τη χρήση ενός διακόπτη με το AIR-X για να έχετε μία εύκολη μέθοδο για να κλείνετε την τουρμπίνα. Ένας 50-amp single-pole double-throw διακόπτης μπορεί να δουλέψει ως διακότπης για τις περισσότερες εφαρμογές.Αυτοί οι διακόπτες είναι διαθέσιμοι από την Southwest Windpower και θα πρέπει να συνδέονται με καλώδια όπως στην Εικόνα 2. Ο διακόπτης αποσυνδέει τη μπαταρία και μετά βραχυκυκλώνει τα καλώδια της τουρμπίνας προκαλώντας έτσι το σταμάτημα της τουρμπίνας(σε μεγάλες ταχύτητες ανέμου οι λεπίδες θα γυρίζουν αργά). Η βραχυκύκλωση της τουρμπίνας δεν θα προκαλέσει καμία ζημιά ή επιπλέον φθορά.Ο διακόπτης που προσφέρεται από την Southwest Windpower είναι επαρκής για τα περισσότερα συστήματα, αλλά δεν θα πρέπει να χρησιμοποιείται σε εφαρμογές όπου είναι αναγκαίος διακόπτης που συμφωνεί με τους τοπικούς κώδικες, ή για τουρμπίνες 12V που χρησιμοποιούνται σε πολύ υψηλές ταχύτητες ανέμου.
- Διαγράμματα Καλωδίωσης Συστήματος: Πριν αποφασίσετε πώς θα καλωδιώσετε το AIR-X σας είναι σημαντικό να καταλάβετε πώς είναι καλωδιωμένο το τωρινό σας σύστημα και πώς λειτουργεί ο εσωτερικός ρυθμιστής του AIR-X. Αναφερθείτε στη Γενική Συζήτηση Λειτουργίας στον Τομέα 4.1.2 στη σελίδα 22 για πληροφορίες στο σχηματισμό του εσωτερικού ρυθμιστή του AIR-X.
- Τοποθέτηση στον πύργο: ΤΟ AIR-X είναι σχεδιασμένο να τοποθετείται στον σωλήνα με 1.875 inch (48mm) εξωτερική διάμετρο. Το οποίο είναι παρόμοιο με 1 ½ inch SCH 40 σωλήνα, ο οποίος μπορεί να χρησημοποιηθεί σε κάποιες λειτουργίες του πύργου. which can be used in some tower applications. There is a soft coupling inside the yaw shaft mount το οποίο είναι σχεδιασμένο για να παρέχει ασφαλές κράτημα και μόνωση η οποία μεταφέρει τον ήχο στο κάτω μέρος του πύργου. Το κοντάρι πρέπει να τοποθετηθεί με υλικό ειδικά σχεδιασμένο για μικρές ανεμογεννήτριες.
- Προσκόλληση στον σωλήνα: Κατά την προσκόλληση της τουρμπίνας στον πύργο,πρέπει να μην αγγίξετε τα καλώδια του σωλήνα.3.2.1 Attaching to Pole
Παραγόμενη Ενέργεια
Η διαθέσιμη ενέργεια είναι ανάλογη με τον κύβο της ταχύτητας του αέρα. Αυτό σημαίνει ότι κάθε φορά που η ταχύτητα του αέρα διπλασιάζεται παίρνουμε οκτώ φορές περισσότερη ενέργεια. Το μοναδικό σχέδιο του AIR-Χ είναι τέτοιο που μπορεί να εκμεταλλευθεί πλήρως τη δύναμη του αέρα. Οι αποδοτικότητες άλλων ανεμοστροβίλων είναι συνήθως γραμμικές και δεν μπορούν να εκμεταλλευθούν την επίδραση του αέρα. Αυτοί οι στρόβιλοι είναι αποδοτικοί μόνο σε ένα ή δύο σημεία κατά μήκος της καμπύλης δύναμης. Ο ελεγκτής AIR-Χ χρησιμοποιεί τη μέγιστη καταδίωξη δύναμης για να ταιριάξει με την καμπύλη αποδοτικότητας του στροβίλου τη διαθέσιμη ενέργεια του αέρα, και την καθιστά αποδοτική κατά μήκος ολόκληρης της καμπύλης. Αυτό είναι ένας σημαντικός λόγος για τον οποίο το AIR-Χ είναι σε θέση να παρέχει μεγάλο ποσό ενέργειας από έναν μικρό άνεμο. Η μέγιστη καταδίωξη δύναμης λειτουργεί με συνεχώς να ρυθμίσει τη φόρτωση του εναλλάκτη για να κρατήσει τις λεπίδες στη βέλτιστη γωνία επίθεσής τους με όλες τις ταχύτητες αέρα. Το αποτέλεσμα είναι υψηλή αποδοτικότητα λεπίδων και χαμηλότερος θόρυβος λεπίδων σε όλη την καμπύλη δύναμης. Ο έλεγχος ρυθμίζεται από το μικροεπεξεργαστή του AIR-Χ.
- Εναλλάκτης: Το AIR-X χρησιμοποιεί έναν σταθερό τριφασικό εναλλάκτη μαγνήτη. Τα ηλεκτρονικά εσωτερικά αποκαθιστούν την ενέργεια σε D.C. Ο ρότορας αποτελείται από 12 τοξοειδείς μαγνήτες κατασκευασμένους από Neodymium βόριο σιδήρου, το πιο ισχυρό μαγνητικό υλικό που υπάρχει. Ο εναλλάκτης σχεδιάστηκε ταυτόχρονα με τη νέα ηλεκτρονική ελέγχου για να παρέχει την αποδοτική ηλεκτρική παραγωγή σε όλη τη λειτουργούσα σειρά.
- Ρυθμιστής τάσης: Το AIR-X συνεχώς παρακολουθεί την τάση της μπαταρίας και την συγκρίνει με το καθορισμένο σημείο κανονισμού. Το καθορισμένο σημείο κανονισμού είναι διευθετήσιμο, και είναι εργοστασιακά ρυθμισμένο στα 14.1V (12V Turbine) ή 28.2V (24V System). Όταν η τάση της μπαταρίας αυξηθεί πάνω από το καθορισμένο σημείο η τουρμπίνα εισέρχεται σε κατάσταση ρύθμισης. Σε αυτή την κατάσταση η τουρμπίνα σταματά αυτόματα. Σταματά να περιστρέφεται και δεν παράγει ενέργεια. Πριν εισέλθει σε κατάσταση ρύθμισης η AIR-X στιγμιαία σταματά την φόρτιση με σκοπό να ελέγξει την πραγματική τάση της μπαταρίας. Αν η τουρμπίνα ελέγξει υψηλή τάση λόγω διαρροής στο σύστημα, τότε η AIR-X θα συνεχίσει την φόρτιση. Αυτή η διαδικασία διαρκεί ένα δευτερόλεπτο και δεν είναι αντιληπτή. Στην κατάσταση ρύθμισης η AIR-X απλά περιμένει να «πέσει» η τάση στη μπαταρία οπότε και θα ξαναρχίσει η διαδικασία φόρτισης. Για τις τουρμπίνες των 12V αυτό θα συμβεί όταν η τάση στις μπαταρίες φτάσει στα 12,75V.
- Προστασία υπερβολικής ταχύτητας περιστροφής: Όλες οι ανεμογεννήτριες πρέπει να έχουν προστασία υπερβολικής ταχύτητας περιστροφής σε περίπτωση που επικρατούν ισχυροί άνεμοι. Οι περισσότερες μικρές ανεμογεννήτριες έχουν μηχανικό τρόπο για την αποφυγή της υπερβολικής ταχύτητας περιστροφής με το μειονέκτημα του έντονου θορύβου. Η AIR-X χρησιμοποιεί ένα δυναμικό έλεγχο παύσης περιστροφής των λεπίδων, ο οποίος όμως ενεργοποιείται από τον ελεγκτή πριν φτάσει στην ανώτατη επιτρεπτή ταχύτητα περιστροφής. Σαν αποτέλεσμα έχουμε την δραματική μείωση της ταχύτητας περιστροφής όταν η ταχύτητα του ανέμου είναι μεγαλύτερη από 35 mph (15.6 m/s). Όταν η τουρμπίνα βρίσκεται στην κατάσταση «διακοπής περιστροφής» προστατεύεται από πιθανή βλάβη εξαιτίας των ισχυρών ανέμων. Η τουρμπίνα παραμένει σε αυτή την λειτουργία μέχρις ότου η ταχύτητα του ανέμου ελαττωθεί στα 32 mph (14.3 m/s). Αν η AIR-X αισθανθεί ανέμους μεγαλύτερους των 50 mph σταματά εντελώς για 5 λεπτά.