Wind power plants: mga uri, disenyo, pakinabang

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang enerhiya ng hangin ay malayo sa isang bagong sangay ng supply ng enerhiya, gayunpaman, sa kasalukuyang mga kondisyon, ito ay nagiging mas malinaw na mga tampok ng isang promising direksyon para sa karagdagang pag-unlad. Mahirap pa ring pag-usapan ang tungkol sa mga unibersal na konsepto para sa teknikal na pagpapatupad ng mga generator ng hangin, ngunit ang pag-unlad sa paggamit ng mga indibidwal na solusyon sa engineering ay nagmumungkahi na ang isang solong pinag-isang modelo ng istruktura ay lilitaw sa malapit na hinaharap. Kasabay nito, ilang uri ng wind turbine ang ginagamit sa mundo, na bawat isa ay may sariling lakas.

Pangkalahatang prinsipyo ng pagpapatakbo ng wind turbines

Tulad ng karamihan sa mga modernong alternatibong pinagkukunan ng enerhiya, ang wind turbine ay gumagana dahil sa puwersang kumikilos bilang resulta ng isang natural na proseso. Pinag-uusapan natin ang mga daloy ng hangin na nagreresulta mula sa hindi pantay na pag-initibabaw ng lupa sa pamamagitan ng araw. Halos lahat ng wind turbines ay gumagana ayon sa sumusunod na prinsipyo: ang mga daloy ng hangin ay umiikot sa gulong sa isang espesyal na baras na may mga blades, kaya nagpapadala ng metalikang kuwintas sa generator o baterya pack. Sa mga kondisyon ng katatagan at sapat na puwersa ng paggalaw ng hangin, ang mga windmill para sa pagbuo ng kuryente ay makakapagbigay ng kahusayan ng 45-50%. Ito ay tiyak na ang pagkakaiba-iba ng hangin at ang lakas nito ang tumutukoy sa malawak na pagkakaiba-iba ng mga disenyo ng wind turbine, na kinakalkula din batay sa mga partikular na klimatiko na kondisyon ng paggamit.

Ano ang mga pangunahing bentahe ng wind turbines?

Suriin ang kahusayan ng mga wind turbine ay maaaring kapwa kumpara sa tradisyonal na mga pinagmumulan ng enerhiya, at laban sa background ng mga generator na tumatakbo sa mga nababagong libreng mapagkukunan. Ang pinakatanyag na mga bentahe ng naturang mga sistema, na nagbibigay ng pag-asa para sa kanilang matagumpay na pag-unlad sa hinaharap, ay ang mga sumusunod na salik:

• Ang enerhiya ng hangin mismo ay hindi lamang nababago, ngunit magagamit din para sa akumulasyon at pagproseso.
• Pang-ekonomiyang benepisyo. Ang mga hindi malabo na pagtatasa tungkol sa mga partikular na tagapagpahiwatig ng ekonomiya ay hindi pa maaaring dahil sa iba't ibang mga sistemang gumagana na may iba't ibang pagganap. Ngunit maaari nating pag-usapan ang mga natitirang resulta na ipinakita ng mga indibidwal na proyekto. Halimbawa, magkano ang halaga ng isang kilowatt ng kuryente mula sa isang malaking offshore windmill? Maaari naming pag-usapan ang hanay ng 2-12 rubles. para sa 1 kWh.
• Eco-friendly. Ang pagpapatakbo ng mga wind turbine ay hindi nagbibigay ng nakakapinsalaair pollutant emissions.
• Compact. Ang pag-install ng wind turbine, kahit na sa isang pang-industriya na format, ay hindi maihahambing sa tradisyonal na mga istasyon ng kuryente. Ito ay higit sa lahat dahil sa awtonomiya at pagsasarili ng mga naturang sistema mula sa mga auxiliary na komunikasyon at mapagkukunan.

Horizontal Axis Generators

Ang disenyo ng scheme ng naturang mga windmill ay nagbibigay ng pagkakaroon ng electric generator, gearbox, blades at tower na may frame. Ang pagsasaayos ng mga blades ay ipinatupad sa paraan na ang hangin ay dumadaloy sa funnel, na lumilikha ng isang torsion moment. Ang isang mahalagang kondisyon para sa pagpapatakbo ng naturang mga windmill para sa pagbuo ng kuryente ay ang kakayahang umangkop sa mga katangian ng paggalaw ng mga daloy (direksyon at lakas). Para dito, ang mga istruktura ay binibigyan ng mga mekanismo para sa pag-ikot at pagkiling ng mga blades na may kaugnayan sa ibabaw ng lupa. Sa pinaka-advanced na mga modelo, ginagamit din ang mga controller na may awtomatikong kontrol. Tulad ng para sa pagpapatupad ng wind wheel, ang pagsasaayos ng tatlong-blade ay mas madalas na ginagamit sa mga pahalang na scheme. Bukod dito, upang mapataas ang pagganap ng mga generator, ang mga inhinyero ay may posibilidad na dagdagan ang laki ng bahagi ng pagtanggap ng pagganap, na, halimbawa, ay nagpapaliwanag ng kasalukuyang kalakaran ng paglipat mula sa plastik at magaan na mga metal patungo sa mga mamahaling pinagsama-samang elemento sa paggawa ng mga istruktura.

Vertical Axis Generators

Ang ganitong mga generator ay may malaking kalamangan sa mga pahalang na istruktura,na binubuo sa kawalan ng pangangailangan para sa karagdagang paraan ng pagsubaybay at pagkontrol sa pag-install. Iyon ay, sa proseso ng pagpapatakbo, ang isang windmill na may vertical axis ay hindi umaayos sa anumang paraan sa paggalaw ng mga daloy. Ang tampok na ito ng pakikipag-ugnayan sa mga masa ng hangin ay sabay na binabawasan ang boltahe sa mga blades ng wind generator at binabawasan ang mga gyroscopic load. Ang geared generator, na bumubuo sa makina ng planta, ay matatagpuan sa base ng structure tower nang walang panganib ng pinsala o pagkabigo. Ngunit bakit, sa inilarawan na mga pakinabang, ang mga patayong pag-install ay hindi pinalitan ang ganap na pahalang na mga windmill? Sa kasamaang palad, ang mga modelong ito ay mayroon ding mga makabuluhang disadvantages. Dahil ang wind wheel ay hindi ginagabayan ng mga daloy ng hangin at palaging gumagana sa isang makitid na hanay ng mga saklaw ng pagkuha ng enerhiya, ang pagganap ng generator ay lohikal na nabawasan. Samakatuwid, upang mapanatili ang sapat na lakas ng mga vertical windmill, ang kanilang mass use na sumasaklaw sa malalaking lugar ay kinakailangan, na hindi laging posible.

Mga disenyo batay sa Darrieus rotor

Ang mga wind turbine generator na may vertical impeller ay batay sa Savonius o Darrieus rotor na disenyo. Ngunit ang pangkat na ito ay mayroon ding sariling mga pagkakaiba-iba at modernong pagbabago. Ang pinaka-promising kamakailang pag-unlad ay ang Gorlov helicoid turbine, na nilikha noong 2001. Ito ay isang uri ng pagpapatuloy ng konsepto ng Darrieus rotor, ngunit sa isang mas na-optimize na anyo. Ang mga spiral vertical blades ay nagbibigay-daan sa enerhiya na mabuo mula sa mga daloy ng tubig at hangin na may kaunting aktibidad. Ngayon ang mga generator na itoay ginagamit kapwa sa mga espesyal na wind farm at bilang bahagi ng hydroelectric power plants.

Mga wind generator na may mga flux amplifier

Gayundin, sa ilang paraan, isang pagpapatuloy ng mga klasikong disenyo ng mga windmill, ngunit inayos para sa kasalukuyang high-tech na mga kondisyon ng pagpapatakbo. Ang mga pagbabago na may mga amplifier ng daloy ay nakikilala sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isa o higit pang mga gutters, na idinisenyo upang tumutok sa mga daloy ng hangin. Ang mga elemento ng aerodynamic na hugis-kono sa anyo ng parehong mga kanal na iyon ay kumukuha ng mga daloy sa isang malaking lugar, na ini-orient ang mga ito sa isang punto ng direksyon at sa gayon ay tumataas ang bilis ng sistema ng talim. Ang kahirapan ng paggamit ng mga wind turbine na may mga flux amplifiers ay nangangailangan sila ng paggamit ng karagdagang elemental na grupo. Bukod dito, posibleng makamit ang isang makabuluhang pagtaas sa produktibidad sa mga naturang sistema lamang sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga pantulong na pinagmumulan ng enerhiya, na hindi palaging nabibigyang katwiran sa ekonomiya.

Gearless wind turbines

Alinsunod sa ideya ng structural optimization, lumitaw din ang isang variant ng wind power plant na walang gearbox. Sa halip, isang annular channel ang ginagamit, na may panloob na metal rod. Ang singsing na ito ay naka-install sa paligid ng rotor rim. Ang isang pangkat ng mga magnet ay matatagpuan din dito, na nakikipag-ugnayan sa isang metal rod, at sa gayon ay nag-aambag sa henerasyon ng kasalukuyang. Ang pagganap ng mga wind turbine na walang gearbox na may diameter ng rotor na halos 200 cm ay maaaring umabot sa 1500 kWhSa taong. Ang pangunahing bentahe ng disenyo na ito ay ang pagbawas ng mga pagkalugi ng enerhiya na natural na nagaganap sa pagpapatakbo ng mga generator na may mga gearbox. Ngunit kailangan mong magbayad para sa kalamangan na ito nang may mga limitasyon sa bilis. Upang makapasok ang unit sa pinakamainam na daloy ng trabaho, kinakailangan ang bilis ng daloy na hindi bababa sa 2 m/s.

Mga tampok ng pang-industriyang wind turbine

Ang mga pang-industriya na windmill ay may dalawang pangunahing pagkakaiba - malaking sukat at mataas na power output. Ang parehong mga pakinabang at disadvantages ng mga istasyon ng ganitong uri ay nagmumula sa mga tampok na ito. Tulad ng para sa istraktura, sapat na upang sabihin na ang taas ng modernong pang-industriya na windmill ay maaaring umabot sa 150-200 m, at ang haba ng talim ay maaaring higit sa 100 m. Ang mataas na kapangyarihan ay nangangailangan din ng pagiging kumplikado ng functional na imprastraktura. Kaya, upang makontrol ang proseso ng conversion ng enerhiya, ginagamit ang mga wind generator controller, na tinitiyak na ang kasalukuyang singil ng baterya pack ay isinasaalang-alang. Bilang karagdagan, ang mga electrical stuffing ng naturang mga installation ay kinabibilangan ng mga inverter at short circuit protection system.

Mga tampok ng mga wind turbine sa bahay

Ang pinakasimpleng windmill ay hindi lamang magagamit sa bahay, ngunit maaari ring i-assemble sa pamamagitan ng kamay. Bilang isang patakaran, ang mga ito ay maliit na laki ng mga pag-install na may taas na hindi hihigit sa 10 m, na may kakayahang gumana sa lakas na 0.5-5 kW. Bilang isang passive na mapagkukunan ng enerhiya para sa mga gamit sa bahayo mga indibidwal na grupo ng mga de-koryenteng device, binibigyang-katwiran ng opsyong ito ang sarili nito. Gayunpaman, ang mga compact wind turbine ay ginagamit sa maraming bilang ngayon ng malalaking kumpanya sa mga pasilidad ng produksyon ng kuryente. Sa batayan ng mga mini-windmill farm, nabuo ang sapat na produktibo at maaasahang mga sistema na maaaring makipagkumpitensya sa mga high-power na single generator.

Mga tampok ng offshore wind turbines

Ang katanyagan ng ganitong uri ng windmill ay dahil sa ilang mga pakinabang kaysa sa mga istasyong matatagpuan sa lupa. Pangunahing ito ay tungkol sa mas matatag na mga kondisyon sa pagtatrabaho, dahil ang daloy ng hangin ay hindi nakaharang palayo sa baybayin. Kasabay nito, ang mga istruktura ng offshore wind turbine ay nahahati sa dalawang grupo - sumusuporta at lumulutang. Ang una ay naka-install sa mababaw na tubig na may klasikong suporta sa lupa sa ilalim ng tubig. Ang mga floating station, ayon sa pagkakabanggit, ay may sariling floating platform na may fixation sa pamamagitan ng mga anchor at iba pang marine device.

Kombinasyon ng mga istruktura ng wind turbine na may mga frame ng gusali

Mayroon ding napaka-promising na grupo ng mga windmill na literal na isinama sa mga katawan ng matataas na gusali. Ang solusyon na ito ay may dalawang pakinabang - ang mga kanais-nais na kondisyon para sa "pagtanggap" ng mga daloy at isang pagbawas sa landas ng paghahatid ng kuryente, dahil ang panghuling mapagkukunan ng supply ay karaniwang ang mga mamimili sa loob ng gusali. Sa ngayon, ang pagsasama-sama ng mga wind turbine ng ganitong uri ay mas madalas na ginagawa gamitmga espesyal na aerodynamic cylinder na naka-mount sa mga bubong ng mga skyscraper. Ang konsepto ng mini-propellers ay binuo din, na maaaring ilagay sa anumang bahagi ng isang mataas na lugar ng konstruksiyon. Literal na isinama ang mga device sa mga dingding, pagkatapos nito ay konektado ang mga ito sa pangkalahatang power supply system, na nagbibigay ng maliit ngunit matatag na dami ng enerhiya.

Konklusyon

Sa nakalipas na mga taon, ang interes sa mga wind turbine ay tumaas nang malaki sa Russia. Ang malalaking istasyon na may kapasidad na hanggang 30-50 MW ay pana-panahong ginagamit sa iba't ibang rehiyon. Para sa ating bansa, ang mga windmill ay lalong kapaki-pakinabang dahil pinapayagan tayo nitong magbigay ng enerhiya sa mga malalayong rehiyon kung saan sa ngayon ay walang posibilidad na mag-organisa ng iba pang paraan ng supply ng enerhiya. Ang bahagi ng maliliit na wind power plant ay aktibong umuunlad din. Sa Russia, ang mga indibidwal na sistema ng kuryente na may kapasidad na 1-5 kW ay naging napakapopular. Kasabay nito, hindi tumanggi ang mga developer na pagsamahin ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga windmill na may mga panloob na engine ng pagkasunog. Ang mga tagumpay sa direksyon na ito ay ipinakita, sa partikular, sa pamamagitan ng mga disenyo ng wind-diesel. Mahirap pa ring sabihin kung gaano karaming enerhiya ng hangin ang hihingin sa Russia sa mga darating na dekada, dahil ang mga posisyon ng mga tradisyonal na mapagkukunan ng enerhiya ay malakas pa rin. Ngunit ang mga uso sa paglipat sa alternatibong enerhiya sa buong mundo ay malamang na mag-udyok sa industriya ng Russia na aktibong galugarin ang mga nasabing lugar.