Тік жел турбиналары

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Бүгінгі таңда энергия өндірудің көптеген жетілдірілген әдістері бар болғанымен, жел турбиналары бұрын дерлік барлық жерде қолданылған. Әрине, олар әлі де қолданылады, бірақ олардың саны айтарлықтай азайды. Олардың қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін желдің күн энергиясының бір түрі екенін білу маңызды.

Жалпы сипаттама

Жел турбиналары жел ағындары арқылы жұмыс істейді. Бірақ неліктен жел электр энергиясын өндіруге қабілетті? Бұл құбылыс жер атмосферасының біркелкі қызуынан, планета бетінің құрылымы біркелкі емес болғандықтан, сонымен қатар оның айналуынан туындайды. Жел турбиналары немесе жел генераторлары желдің кинетикалық энергиясын механикалық энергияға түрлендіруге қабілетті, оны кейінірек кейбір басқа тапсырмалар үшін пайдалануға болады.

Бұл құрылғылар кәдімгі жел арқылы электр энергиясын нақты қалай жасайды? Шын мәнінде, бәрі өте қарапайым. Мұндай турбинаның жұмыс істеу принципі желдеткіштің жұмысына тікелей қарама-қайшы. Жел күшінің әсерінен жел турбинасының қалақтары айналады, бұл өз кезегінде генераторға жалғанған біліктің айналуына электр энергиясын өндіруге әкеледі.

Турбина түрлері

Түрбиналардың бірнеше түрі бар. Инженерлер қазіргі уақытта қолданылатын екі негізгі категорияны ажыратады. Бірінші санат көлденең-осьтік, ал екінші санат тік-осьтік. Жел турбинаның бірінші түрі екі немесе үш қалақтарды қамтитын ең кең таралған дизайнға ие. Үш қалақшасы бар қондырғылар «желге қарсы» принципі бойынша жұмыс істейді. Элементтердің өзі желге қарайтындай етіп орнатылған.

Әлемдегі ең үлкен турбиналардың бірі - GE Wind Energy. Бұл құрылғының қуаты 3,6 мегаватт. Бұл жерде айта кететін жайт, турбина неғұрлым үлкен болса, соғұрлым тиімдірек болады. Сонымен қатар, жиынтық өлшеміне қарай пайда-баға арақатынасы да жақсарады.

Турбиналық жиынтықтар

Құрылғы таңдалатын бірінші көрсеткіш - қуат. Егер біз «қызметтік» турбиналарды алсақ, онда олардың қуаты 100 кВт-тан басталып, бірнеше МВт-қа жетуі мүмкін. Сондай-ақ, тік және көлденең жел қондырғыларын біріктіруге болатынын ескеру маңызды. Мұндай топтар көбінесе жел электр станциялары деп аталады. Мұндай сайттардың мақсаты - қалаған нысанға электр энергиясын көтерме жеткізу.

Егер қуаты 100 кВт-тан аз шағын жалғыз турбиналар туралы айтатын болсақ, олар көбінесе жеке үйлерді электрмен жабдықтау, телекоммуникациялық антенналар немесе су тасымалдайтын сорғыларды энергиямен қамтамасыз ету үшін қолданылады. Айта кету керек, шағын турбиналарды дизельдік қозғалтқыштармен бірге қолдануға болады.генераторлар, батареялар немесе күн батареялары. Мұндай жүйе гибридті жүйе деп аталады. Олар электр желісіне қосылудың басқа мүмкіндігі жоқ жерлерде қолданылады.

Тік турбиналардың артықшылықтары

Қазіргі уақытта құрылғылардың тік түрі әлдеқайда жиі қолданылады. Бұл тік түрдің көлденеңге қарағанда бірқатар артықшылықтары бар екендігімен негізделеді.

Тік типті мұнараларда жүктеме біркелкі әрекет етеді, бұл оның өлшемдері бойынша үлкенірек құрылымды жасауды жеңілдетеді. Сонымен қатар, роторды турбинаның осы түріне орнату үшін қосымша жабдық қажет емес. Жұмыс тиімділігін арттыратын маңызды артықшылық - тік турбиналардың қалақтары бұралған - спираль түрінде болуы мүмкін. Бұл өте маңызды, өйткені бұл жағдайда жел энергиясы оларға кіре берісте де, шығуда да әсер етеді, бұл, әрине, қондырғының тиімділігін арттырады.

Тік турбиналардың ең маңызды артықшылықтарының бірі олар орнатылған кезде жел ағынына осьті реттеудің қажеті жоқ. Құрылғының бұл түрі екі жақтан соғатын жел ағынымен жұмыс істейді.

Болотов жел турбинасы

Бұл құрылғы басқа құрылғылардан ерекшеленеді. Турбинаның қалыпты жұмыс істеуі үшін оны әртүрлі ауа райы жағдайларына бейімдеудің қажеті жоқ. Бұл дизайнның жел энергиясының элементі желді кез келген жағынан, ешбір жағынан қабылдай аладыбаптау операциялары. Сонымен қатар, станцияның бұл түрі жел бағыты өзгерген кезде мұнараның бұрылуын талап етпейді. Тік жел турбиналарының тағы бір артықшылығы (VAWT – тік генератор білігі бар жел электр станциясы) олардың кез келген қуаттағы жел ағындарымен жұмыс істеуге мүмкіндік беретін арнайы конструкциясы бар. Тіпті дауыл кезінде де жұмыс істеуге болады. Орнату модульдерінің санын таңдауға болады. Турбинаның шығыс қуаты олардың санына байланысты болады. Яғни, модульдердің санын өзгерту арқылы қондырғының қуатын өзгертуге болады, бұл өте ыңғайлы. Тағы бір артықшылығы - жел күші элементі кинетикалық энергияны механикалық энергияға жоғары тиімді түрлендіруге мүмкіндік беретін етіп құрастырылған.

Бирюков және Блинов жел турбинасының өлшемдері

Бұл құрылғының диаметрі 0,75 м екі қабатты роторы бар. Бұл элементтің биіктігі 2 м. Жаңа желдің әсерінен мұндай ротор асинхронды роторды толығымен айналдыра алды. қуаты 1,2 кВт-қа дейінгі білік. Турбина 30 м/с жел күшіне ақаусыз төтеп бере алады.

Жел турбинасы неліктен екі ғалымның жетістігі ретінде қарастырылатыны туралы айту керек. Мәселе мынада, 60-жылдары. КСРО-да ғалым Бирюков КИЕВ 46% карусельді жел генераторын патенттеді. Алайда, сәл кейінірек инженер Блинов дәл осындай дизайнды пайдалана алды, бірақ 58% KIEV көрсеткішімен.

Турбиналаргиперболоид түрі

Гиперболоидты жел турбиналары Шухов Владимир Григорьевич сияқты инженердің идеяларына негізделген.

Турбинаның бұл түрінің ерекшеліктері оның жел ағынының үлкен жұмыс аймағына ие болуын қамтиды. Егер бұл көрсеткішті құрылғылардың басқа санаттарымен салыстыратын болсақ, онда сыпырылған аумақтан есептесек, гиперболоидтық түрі нәтижені 7-8% жақсы көрсетеді. Бұл көрсеткіш жел ағынының жұмыс аймағы саңылаусыз болатын түрлер үшін жарамды. Бұл түрді, мысалы, Дарри және Савониус турбиналарымен салыстыратын болсақ, онда айырмашылық 40-45% болады.

Бұл санаттағы бірліктердің ерекше қасиеттеріне олардың ауа ағындарымен жұмыс істеу мүмкіндігі де жатады. Генераторды көлге, батпаққа, тау баурайына және т.б. жақын жерге орнатсаңыз, ол өте өнімді болады.

Мұндай турбиналардың артықшылығына гиперболоидты жуатын ауаның белсенді қабатының жанасу сызығы айналмалы жел генераторы сияқты айналатын ұқсас цилиндрге қарағанда 1,6 есе ұзын болады. Әрине, тиімділік бірдей мөлшерде жоғары болады деген қорытынды.

Кемшіліктер

Бұл турбиналардың көптеген артықшылықтары мен мүмкіндіктеріне қарамастан, олардың кейбір кемшіліктері де бар.

Теріс факторларға генератор қалақтары жел ағындарына қарсы айналғанда генератордың бұл түрі айтарлықтай шығынға ұшырайды, бұл өз кезегінде жұмыс тиімділігінің шамамен екі есе төмендеуіне әкеледі. Бұл көрсеткіштің төмендеуі тік турбиналарды ондай шығыны жоқ көлденең турбиналармен салыстыратын болсақ, өте байқалады.

Тағы бір кемшілігі – тік жел турбинасы өте ұзын болуы керек. Егер сіз оны желдің жылдамдығы биіктікке қарағанда әлдеқайда төмен болатын жерге жақын орналастырсаңыз, онда роторды іске қосу кезінде қиындықтар туындауы мүмкін, ол жұмысты бастау үшін итеруді қажет етеді. Өздігінен ол мүлде басталмайды. Пышақтарды жоғары көтеру үшін, әрине, арнайы мұнараларды орнатуға болады, бірақ ротордың төменгі бөлігі әлі де тым төмен болады.

Басқа кемшіліктерге қыста жел турбиналарының қалақтарында мұздың пайда болуы жатады. Сондай-ақ турбиналар жұмыс кезінде шығаратын шудың үлкен мөлшерін атап өткен жөн. Кейбір қондырғылар тіпті жұмыс кезінде зиянды инфрадыбысты шығаруға қабілетті. Ол діріл тудырады, ол әйнектің, терезелердің, ыдыстардың сықырлауына әкелуі мүмкін.

Қызықты факт: RimWorld жел турбиналары қуат көзі ретінде пайдаланылды.