Vertical wind turbines

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

Bagama't marami pang advanced na paraan ng pagbuo ng enerhiya ngayon, ang mga wind turbine ay ginagamit halos saanman. Siyempre, ginagamit pa rin sila ngayon, ngunit ang bilang ay nabawasan nang malaki. Upang maunawaan kung paano gumagana ang mga ito, mahalagang malaman na ang hangin ay isang anyo ng solar energy.

Pangkalahatang Paglalarawan

Gumagana ang wind turbine gamit ang mga alon ng hangin. Ngunit bakit ang hangin ay may kakayahang lumikha ng kuryente? Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nangyayari dahil sa ang katunayan na mayroong isang hindi pantay na pag-init ng atmospera ng lupa, ang istraktura ng ibabaw ng planeta ay hindi regular, at dahil din ito ay umiikot. Nagagawa ng mga wind turbine, o wind generator, na i-convert ang kinetic energy ng hangin sa mekanikal na enerhiya, na maaaring magamit sa ibang pagkakataon para sa ilang iba pang gawain.

Paano eksaktong nakakagawa ng kuryente ang mga device na ito gamit ang normal na hangin? Sa katunayan, ang lahat ay medyo simple. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng naturang turbine ay direktang kabaligtaran sa pagpapatakbo ng isang fan. Sa ilalim ng impluwensya ng lakas ng hangin, umiikot ang mga blades ng wind turbine, na nagiging sanhi ng pag-ikot ng shaft na konektado sa generator upang makagawa ng kuryente.

Mga uri ng turbine

May ilang uri ng iba't ibang turbine. Tinutukoy ng mga inhinyero ang dalawang pangunahing kategorya na kasalukuyang ginagamit. Ang unang kategorya ay horizontal-axial at ang pangalawang kategorya ay vertical-axial. Ang unang uri ng wind turbine ay may pinakakaraniwang disenyo, na kinabibilangan ng dalawa o tatlong blades. Ang mga yunit na may tatlong blades ay gumagana sa prinsipyo ng "laban sa hangin". Ang mga elemento mismo ay nakatakda upang tumingin sila sa hangin.

Ang isa sa pinakamalaking turbine sa mundo ay ang GE Wind Energy. Ang kapangyarihan ng device na ito ay 3.6 megawatts. Ito ay nagkakahalaga ng pagpuna dito na ang mas malaki ang turbine, mas mahusay ito. Bilang karagdagan, ang ratio ng benepisyo-sa-presyo ay bumubuti din sa laki ng pinagsama-samang.

Mga kabuuan ng turbine

Ang unang indicator kung saan pipiliin ang isang device ay power. Kung kukuha kami ng mga "serbisyo" na turbine, kung gayon ang kanilang kapangyarihan ay maaaring magsimula mula sa 100 kW at umabot sa ilang MW. Mahalaga rin na tandaan na ang parehong vertical at horizontal wind turbines ay maaaring pagsama-samahin. Ang ganitong mga grupo ay karaniwang tinutukoy bilang mga wind farm. Ang layunin ng naturang mga site ay ang pakyawan na supply ng kuryente sa gustong bagay.

Kung pag-uusapan natin ang tungkol sa maliliit na single turbine, na ang kapangyarihan ay mas mababa sa 100 kW, ang mga ito ay kadalasang ginagamit upang mag-supply ng kuryente sa mga pribadong bahay, mga telecommunications antenna o para magbigay ng enerhiya sa mga water transfer pump. Dapat pansinin na ang maliliit na turbine ay maaari ding gamitin kasama ng mga makinang diesel.mga generator, baterya o solar panel. Ang ganitong sistema ay tinatawag na hybrid system. Ginagamit ang mga ito sa mga lugar kung saan walang ibang posibilidad na kumonekta sa electrical network.

Mga kalamangan ng mga vertical turbine

Sa kasalukuyan, ang patayong uri ng mga device ay mas madalas na ginagamit. Nabibigyang-katwiran ito sa katotohanan na ang uri ng patayo ay may ilang mga pakinabang kaysa sa mga pahalang.

Sa mga vertical na uri ng tower, ang pagkarga ay gagana nang mas pantay, na nagpapadali sa paggawa ng mas malaking istraktura ayon sa mga sukat nito. Bilang karagdagan, upang mai-install ang rotor sa ganitong uri ng turbine, hindi na kailangan ng karagdagang kagamitan. Ang isang mahalagang bentahe na nagpapataas ng kahusayan sa trabaho ay ang mga blades ng mga vertical turbine ay maaaring gawing baluktot - sa anyo ng isang spiral. Napakahalaga nito, dahil sa kasong ito, ang enerhiya ng hangin ay makakaapekto sa kanila sa pasukan at sa labasan, na, siyempre, nagpapataas ng kahusayan ng pag-install.

Ang isa sa pinakamahalagang bentahe ng mga vertical turbine ay kapag na-install ang mga ito, walang punto sa pagsasaayos ng axis sa daloy ng hangin. Ang ganitong uri ng device ay gagana sa isang stream ng hangin na umiihip mula sa magkabilang gilid.

Bolotov wind turbine

Namumukod-tangi ang unit na ito sa iba pang device. Para sa normal na operasyon ng turbine, hindi na kailangang iakma ito sa iba't ibang kondisyon ng panahon. Ang elemento ng lakas ng hangin ng disenyo na ito ay nakakakita ng hangin mula sa anumang panig, nang walang anumangmga operasyon sa pagtatakda. Bilang karagdagan, ang ganitong uri ng istasyon ay hindi nangangailangan ng tore na lumiko kapag nagbabago ang direksyon ng hangin. Ang isa pang bentahe ng vertical wind turbines (VAWT - wind power plant na may vertical generator shaft) ay mayroon silang isang espesyal na disenyo na nagbibigay-daan sa iyo upang gumana sa mga daloy ng hangin ng anumang kapangyarihan. Posible ang operasyon kahit na sa panahon ng bagyo. Posibleng piliin ang bilang ng mga module ng pag-install. Ang lakas ng output ng turbine ay depende sa kanilang numero. Iyon ay, sa pamamagitan ng pagbabago ng bilang ng mga module, maaari mong baguhin ang kapangyarihan ng yunit, na kung saan ay napaka-maginhawa. Ang isa pang bentahe ay ang wind-force element ay binuo sa paraang nagbibigay-daan ito sa mataas na kahusayan na conversion ng kinetic energy sa mekanikal na enerhiya.

Mga Dimensyon ng Biryukov at Blinov wind turbine

Ang device na ito ay may dalawang palapag na rotor na may diameter na 0.75 m. Ang taas ng elementong ito ay 2 m. Sa ilalim ng pagkilos ng sariwang hangin, ang naturang rotor ay nagawang ganap na paikutin ang rotor ng isang asynchronous baras na may lakas na hanggang 1.2 kW. Ang turbine ay maaaring makatiis sa lakas ng hangin hanggang sa 30 m/s nang walang pagkabigo.

Karapat-dapat pag-usapan kung bakit ang wind turbine ay itinuturing na tagumpay ng dalawang siyentipiko. Ang bagay ay na sa 60s. sa USSR, ang siyentipiko na si Biryukov ay nag-patent ng isang carousel wind generator na may KIEV 46%. Gayunpaman, makalipas ang ilang sandali, nagamit ni engineer Blinov ang parehong disenyo, ngunit may indicator na 58% KIEV.

Mga Turbinuri ng hyperboloid

Ang hyperboloid-type na wind turbine ay batay sa mga ideya ng naturang inhinyero gaya ni Shukhov Vladimir Grigoryevich.

Ang mga tampok ng ganitong uri ng turbine ay kinabibilangan ng katotohanan na mayroon itong mas malaking lugar ng pagtatrabaho ng daloy ng hangin. Kung ihahambing namin ang tagapagpahiwatig na ito sa iba pang mga kategorya ng mga aparato, kung gayon ang uri ng hyperboloid ay nagpapakita ng mga resulta ng 7-8% na mas mahusay, kung bibilangin namin mula sa na-swept na lugar. Ang tagapagpahiwatig na ito ay may bisa para sa mga uri kung saan ang lugar ng pagtatrabaho ng daloy ng hangin ay na-vaned. Kung ihahambing natin ang ganitong uri, halimbawa, sa Darrieus at Savonius turbine, ang pagkakaiba ay magiging 40-45%.

Kabilang din sa mga espesyal na katangian ng kategoryang ito ng mga unit ang katotohanang nagagawa ng mga ito ang pataas na daloy ng hangin. Napaka-produktibo kung ilalagay mo ang generator malapit sa lawa, latian, gilid ng burol, atbp.

Ang mga bentahe ng naturang mga turbine ay kinabibilangan ng katotohanan na ang linya ng kontak ng aktibong layer ng hangin, na naghuhugas sa hyperboloid, ay magiging 1.6 beses na mas mahaba kaysa sa isang katulad na silindro na umiikot tulad ng rotary wind generator. Natural, samakatuwid ang konklusyon na ang kahusayan ay magiging mas malaki sa parehong halaga.

Flaws

Sa kabila ng maraming mga pakinabang at tampok ng mga turbine na ito, mayroon din silang ilang mga disadvantage.

Ang mga negatibong salik ay kinabibilangan ng katotohanan na kapag ang mga blades ng generator ay umiikot laban sa mga agos ng hangin, ang ganitong uri ng generator ay magkakaroon ng malaking pagkalugi, na, naman, ay hahantong sa pagbaba ng kahusayan sa trabaho ng halos kalahati. Ang pagbaba sa indicator na ito ay kapansin-pansin kung ihahambing natin ang mga vertical turbine sa mga pahalang, na walang ganoong pagkalugi.

Ang isa pang kawalan ay ang vertical wind turbine ay dapat na napakahaba. Kung ilalagay mo ito malapit sa lupa, kung saan ang bilis ng hangin ay mas mababa kaysa sa mataas na altitude, maaaring may mga problema sa pagsisimula ng rotor, na nangangailangan ng push upang magsimulang magtrabaho. Sa kanyang sarili, hindi ito nagsisimula sa lahat. Siyempre, maaari kang mag-install ng mga espesyal na tore upang itaas ang mga blades nang mas mataas, ngunit ang ibabang bahagi ng rotor ay magiging masyadong mababa pa rin.

Iba pang mga disadvantages ay kinabibilangan ng katotohanan na sa taglamig ay mabubuo ang mga yelo sa mga blades ng wind turbine. Nararapat din na tandaan ang malaking dami ng ingay na ibinubuga ng mga turbin sa panahon ng operasyon. Ang ilan sa mga instalasyon ay may kakayahang gumawa ng mapaminsalang infrasound sa panahon ng kanilang operasyon. Nagdudulot ito ng panginginig ng boses, na maaaring maging sanhi ng pagkalampag ng salamin, bintana, pinggan.

Fun fact: Ginamit ang wind turbine ng RimWorld bilang pinagmumulan ng kuryente.