2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23
Ενώ υπάρχουν πολλοί πιο προηγμένοι τρόποι παραγωγής ενέργειας σήμερα, οι ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούνταν σχεδόν παντού. Φυσικά χρησιμοποιούνται και σήμερα, αλλά ο αριθμός έχει μειωθεί σημαντικά. Για να κατανοήσετε πώς λειτουργούν, είναι σημαντικό να γνωρίζετε ότι ο άνεμος είναι μια μορφή ηλιακής ενέργειας.
Γενική περιγραφή
Οι ανεμογεννήτριες λειτουργούν χρησιμοποιώντας ρεύματα ανέμου. Γιατί όμως ο άνεμος είναι ικανός να παράγει ηλεκτρική ενέργεια; Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει λόγω του γεγονότος ότι υπάρχει μια άνιση θέρμανση της ατμόσφαιρας της γης, η δομή της επιφάνειας του πλανήτη είναι ακανόνιστη και επίσης επειδή περιστρέφεται. Οι ανεμογεννήτριες ή οι ανεμογεννήτριες μπορούν να μετατρέψουν την κινητική ενέργεια του ανέμου σε μηχανική ενέργεια, η οποία μπορεί αργότερα να χρησιμοποιηθεί για κάποιες άλλες εργασίες.
Πώς ακριβώς αυτές οι συσκευές παράγουν ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας κανονικό άνεμο; Στην πραγματικότητα, όλα είναι πολύ απλά. Η αρχή λειτουργίας μιας τέτοιας τουρμπίνας είναι ακριβώς αντίθετη από τη λειτουργία ενός ανεμιστήρα. Υπό την επίδραση της δύναμης του ανέμου, τα πτερύγια της ανεμογεννήτριας περιστρέφονται, τα οποία, με τη σειρά τους, αναγκάζουν τον άξονα που συνδέεται με τη γεννήτρια να παράγει ηλεκτρική ενέργεια για να περιστραφεί.
Τύποι στροβίλων
Υπάρχουν διάφοροι τύποι διάφορων στροβίλων. Οι μηχανικοί διακρίνουν δύο κύριες κατηγορίες που χρησιμοποιούνται σήμερα. Η πρώτη κατηγορία είναι οριζόντια-αξονική και η δεύτερη κατηγορία κάθετη-αξονική. Ο πρώτος τύπος ανεμογεννήτριας έχει τον πιο συνηθισμένο σχεδιασμό, ο οποίος περιλαμβάνει δύο ή τρία πτερύγια. Οι μονάδες με τρεις λεπίδες λειτουργούν με την αρχή "ενάντια στον άνεμο". Τα ίδια τα στοιχεία είναι ρυθμισμένα έτσι ώστε να κοιτάζουν τον άνεμο.
Μία από τις μεγαλύτερες τουρμπίνες στον κόσμο είναι η GE Wind Energy. Η ισχύς αυτής της συσκευής είναι 3,6 μεγαβάτ. Αξίζει να σημειωθεί εδώ ότι όσο μεγαλύτερη είναι η τουρμπίνα, τόσο πιο αποδοτική είναι. Επιπλέον, η αναλογία οφέλους προς τιμή βελτιώνεται επίσης με το μέγεθος του αθροίσματος.
Σύνολα τουρμπίνας
Η πρώτη ένδειξη με την οποία επιλέγεται μια συσκευή είναι η τροφοδοσία. Αν πάρουμε τουρμπίνες «υπηρεσίας», τότε η ισχύς τους μπορεί να ξεκινά από τα 100 kW και να φτάσει αρκετά MW. Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι τόσο οι κάθετες όσο και οι οριζόντιες ανεμογεννήτριες μπορούν να ομαδοποιηθούν μαζί. Τέτοιες ομάδες αναφέρονται συνήθως ως αιολικά πάρκα. Σκοπός τέτοιων τοποθεσιών είναι η χονδρική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στο επιθυμητό αντικείμενο.
Αν μιλάμε για μικρούς απλούς στρόβιλους, των οποίων η ισχύς είναι μικρότερη από 100 kW, χρησιμοποιούνται συχνότερα για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε ιδιωτικές κατοικίες, κεραίες τηλεπικοινωνιών ή για την παροχή ενέργειας σε αντλίες μεταφοράς νερού. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι μικροί στρόβιλοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε συνδυασμό με κινητήρες ντίζελ.γεννήτριες, μπαταρίες ή ηλιακούς συλλέκτες. Ένα τέτοιο σύστημα ονομάζεται υβριδικό σύστημα. Χρησιμοποιούνται σε μέρη όπου δεν υπάρχει άλλη δυνατότητα σύνδεσης στο ηλεκτρικό δίκτυο.
Πλεονεκτήματα κάθετων τουρμπινών
Προς το παρόν, ο κατακόρυφος τύπος συσκευών χρησιμοποιείται πολύ πιο συχνά. Αυτό δικαιολογείται από το γεγονός ότι ο κατακόρυφος τύπος έχει πολλά πλεονεκτήματα έναντι των οριζόντιων.
Στους πύργους κατακόρυφου τύπου, το φορτίο θα ενεργεί πιο ομοιόμορφα, γεγονός που διευκολύνει τη δημιουργία μεγαλύτερης κατασκευής ως προς τις διαστάσεις της. Επιπλέον, για την εγκατάσταση του ρότορα σε αυτόν τον τύπο τουρμπίνας, δεν χρειάζεται πρόσθετος εξοπλισμός. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα που αυξάνει την απόδοση εργασίας είναι ότι τα πτερύγια των κάθετων τουρμπινών μπορούν να γίνουν στριμμένα - σε μορφή σπείρας. Αυτό είναι πολύ σημαντικό, γιατί σε αυτή την περίπτωση η αιολική ενέργεια θα τους επηρεάσει τόσο στην είσοδο όσο και στην έξοδο, κάτι που φυσικά αυξάνει την απόδοση της εγκατάστασης.
Ένα από τα πιο σημαντικά πλεονεκτήματα των κάθετων τουρμπινών είναι ότι όταν εγκαθίστανται, δεν έχει νόημα η προσαρμογή του άξονα στη ροή του ανέμου. Αυτός ο τύπος συσκευής θα λειτουργεί με ρεύμα ανέμου που φυσά και από τις δύο πλευρές.
ανεμογεννήτρια Bolotov
Αυτή η μονάδα ξεχωρίζει από άλλες συσκευές. Για την κανονική λειτουργία του στροβίλου, δεν υπάρχει ανάγκη προσαρμογής του σε διάφορες καιρικές συνθήκες. Το στοιχείο αιολικής ενέργειας αυτού του σχεδίου είναι σε θέση να αντιληφθεί τον άνεμο από οποιαδήποτε πλευρά, χωρίς καμίαλειτουργίες ρύθμισης. Επιπλέον, αυτός ο τύπος σταθμού δεν απαιτεί να στρίβει ο πύργος όταν αλλάζει η κατεύθυνση του ανέμου. Ένα άλλο πλεονέκτημα των κάθετων ανεμογεννητριών (VAWT - αιολική μονάδα παραγωγής ενέργειας με κάθετο άξονα γεννήτριας) είναι ότι έχουν ειδικό σχεδιασμό που σας επιτρέπει να εργάζεστε με ροές ανέμου οποιασδήποτε ισχύος. Η λειτουργία ακόμη και κατά τη διάρκεια καταιγίδων είναι δυνατή. Μπορείτε να επιλέξετε τον αριθμό των μονάδων εγκατάστασης. Η ισχύς εξόδου του στροβίλου θα εξαρτηθεί από τον αριθμό τους. Δηλαδή, αλλάζοντας τον αριθμό των μονάδων, μπορείτε να αλλάξετε την ισχύ της μονάδας, κάτι που είναι πολύ βολικό. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι το στοιχείο της δύναμης του ανέμου είναι συναρμολογημένο με τέτοιο τρόπο ώστε να επιτρέπει τη μετατροπή υψηλής απόδοσης της κινητικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια.
Διαστάσεις της ανεμογεννήτριας Biryukov και Blinov
Αυτή η συσκευή έχει έναν διώροφο ρότορα με διάμετρο 0,75 μ. Το ύψος αυτού του στοιχείου είναι 2 μ. Υπό τη δράση ενός φρέσκου ανέμου, ένας τέτοιος ρότορας μπόρεσε να περιστρέψει πλήρως τον ρότορα ενός ασύγχρονου άξονα με ισχύ έως 1,2 kW. Η τουρμπίνα μπορούσε να αντέξει τη δύναμη του ανέμου έως και 30 m/s χωρίς βλάβη.
Αξίζει να μιλήσουμε για το γιατί η ανεμογεννήτρια θεωρείται επίτευγμα δύο επιστημόνων. Το θέμα είναι ότι στη δεκαετία του '60. στην ΕΣΣΔ, ο επιστήμονας Biryukov κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μια ανεμογεννήτρια καρουζέλ με KIEV 46%. Ωστόσο, λίγο αργότερα, ο μηχανικός Blinov μπόρεσε να χρησιμοποιήσει το ίδιο σχέδιο, αλλά με δείκτη 58% ΚΙΕΒΟ.
Στροβίλοιυπερβολοειδής τύπος
Οι ανεμογεννήτριες τύπου υπερβολοειδούς βασίστηκαν στις ιδέες ενός μηχανικού όπως ο Shukhov Vladimir Grigoryevich.
Τα χαρακτηριστικά αυτού του τύπου τουρμπίνας περιλαμβάνουν το γεγονός ότι έχει μεγαλύτερη επιφάνεια εργασίας της ροής του ανέμου. Αν συγκρίνουμε αυτόν τον δείκτη με άλλες κατηγορίες συσκευών, τότε ο υπερβολοειδής τύπος εμφανίζει αποτελέσματα 7-8% καλύτερα, αν μετρήσουμε από την περιοχή σάρωσης. Αυτός ο δείκτης ισχύει για εκείνους τους τύπους στους οποίους η περιοχή εργασίας της ροής του ανέμου είναι ανεμοδείκτη. Αν συγκρίνουμε αυτόν τον τύπο, για παράδειγμα, με τους στρόβιλους Darrieus και Savonius, τότε η διαφορά θα είναι 40-45%.
Οι ειδικές ιδιότητες αυτής της κατηγορίας μονάδων περιλαμβάνουν επίσης το γεγονός ότι μπορούν να λειτουργούν με ανοδικές ροές αέρα. Είναι πολύ παραγωγικό εάν εγκαταστήσετε τη γεννήτρια κοντά σε λίμνη, βάλτο, πλαγιά κ.λπ.
Τα πλεονεκτήματα τέτοιων στροβίλων περιλαμβάνουν το γεγονός ότι η γραμμή επαφής του ενεργού στρώματος αέρα, που ξεπλένει το υπερβολοειδές, θα είναι 1,6 φορές μεγαλύτερη από αυτή ενός παρόμοιου κυλίνδρου που περιστρέφεται όπως μια περιστροφική ανεμογεννήτρια. Φυσικά, εξ ου και το συμπέρασμα ότι η απόδοση θα είναι μεγαλύτερη κατά το ίδιο ποσό.
Ελαττώματα
Παρά τα πολλά πλεονεκτήματα και χαρακτηριστικά αυτών των στροβίλων, έχουν επίσης ορισμένα μειονεκτήματα.
Οι αρνητικοί παράγοντες περιλαμβάνουν το γεγονός ότι όταν τα πτερύγια της γεννήτριας περιστρέφονται ενάντια στα ρεύματα ανέμου, αυτός ο τύπος γεννήτριας θα έχει σημαντικές απώλειες, οι οποίες, με τη σειρά τους, θα οδηγήσουν σε μείωση της απόδοσης εργασίας κατά περίπου το ήμισυ. Η μείωση σε αυτόν τον δείκτη είναι πολύ αισθητή αν συγκρίνουμε τις κάθετες τουρμπίνες με τις οριζόντιες, οι οποίες δεν έχουν τέτοιες απώλειες.
Ένα άλλο μειονέκτημα είναι ότι η κάθετη ανεμογεννήτρια πρέπει να είναι πολύ μεγάλη. Εάν το τοποθετήσετε κοντά στο έδαφος, όπου η ταχύτητα του ανέμου είναι πολύ χαμηλότερη από ό,τι σε μεγάλο υψόμετρο, τότε μπορεί να υπάρχουν προβλήματα με την εκκίνηση του ρότορα, ο οποίος χρειάζεται ώθηση για να αρχίσει να λειτουργεί. Από μόνο του, δεν ξεκινά καθόλου. Μπορείτε, φυσικά, να εγκαταστήσετε ειδικούς πύργους για να σηκώσετε τα πτερύγια ψηλότερα, αλλά το κάτω μέρος του ρότορα θα εξακολουθεί να είναι πολύ χαμηλό.
Άλλα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν το γεγονός ότι το χειμώνα θα σχηματιστούν παγάκια στα πτερύγια των ανεμογεννητριών. Αξίζει επίσης να σημειωθεί η μεγάλη ποσότητα θορύβου που εκπέμπουν οι τουρμπίνες κατά τη λειτουργία. Ορισμένες από τις εγκαταστάσεις είναι ακόμη και ικανές να παράγουν επιβλαβείς υπέρηχους κατά τη λειτουργία τους. Προκαλεί κραδασμούς, οι οποίοι μπορεί να προκαλέσουν κροταλισμό γυαλιού, παραθύρων, πιάτων.
Διασκεδαστικό γεγονός: Οι ανεμογεννήτριες της RimWorld χρησιμοποιήθηκαν ως πηγή ενέργειας.
