סוגי תחנות כוח רוח. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

סוגי תחנות כוח רוח. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

ישנן טורבינות רוח רבות (WPPs), אך את כולן ניתן לחלק לשני סוגים: עם ציר סיבוב אופקי ואנכי. לראשונים יש מבנה מורכב, אך יש להם שיעור ניצול גבוה יותר של אנרגיית רוח, ולכן הם משמשים לעתים קרובות יותר בתעשייה. השניים פשוטים יותר בעיצובם, אך פחות פרודוקטיביים. הם נדירים בשוק ובדרך כלל משתמשים בהם בבתים פרטיים.

טורבינות רוח אופקיות (מכונפות).

טורבינות רוח עם גלגלי רוח מכונפים וציר סיבוב אופקי הפכו נפוצות (איור 1). ביניהן, טורבינות רוח דו-ותלת-להבים זכו להתפתחות הגדולה ביותר.

אופקי (שבשבת; WES - מנגנוני להבים בעלי ציר סיבוב אופקי. מהירות הסיבוב וקלות הייצור הובילו לשימוש נרחב בטורבינות רוח שבשבת בתעשייה. כדי להבטיח מהירות סיבוב מרבית, הלהבים של מחולל רוח שבשבת חייבים להיות ממוקם אנכית - בניצב לזרימת האוויר. כדי להשיג זאת, נעשה שימוש במכשיר מיוחד - מייצב. חוות רוח אופקיות יכולות להיות מחוברות ישירות לגנרטור ללא מכפילים. למחוללי טורבינות גלגלים יש מקדם ניצול אנרגיית רוח גבוה בהרבה. במקביל זמן, מהירות הסיבוב שלהם עומדת ביחס הפוך למספר הכנפיים. במילים אחרות, ככל שהלהבים קטנים יותר, כך מהירות הסיבוב גבוהה יותר.לכן, מתקנים עם יותר משלושה להבים אינם בשימוש כמעט.

המומנט של גלגל הרוח בהם נוצר מכוח ההרמה הנוצר כאשר זרימת האוויר זורמת סביב פרופיל הלהבים. כתוצאה מכך, האנרגיה הקינטית של זרימת האוויר בתוך האזור הנסחף על ידי הלהבים מומרת לאנרגיה מכנית של סיבוב של גלגל הרוח.

הכוח שפותח על ציר גלגל הרוח הוא פרופורציונלי לריבוע הקוטר שלו ולקוביית מהירות הרוח. על פי התיאוריה הקלאסית של N. E. Zhukovsky, עבור טורבינת רוח אידיאלית, מקדם ניצול אנרגיית הרוח הוא ξ=0,593. כלומר, גלגל רוח אידיאלי (עם מספר אינסופי של להבים) יכול לחלץ 59,3% מהאנרגיה העוברת בחתך הרוחב שלו. במציאות, בפועל, עבור הגלגלים המהירים הטובים ביותר, הערך המרבי של מקדם ניצול אנרגיית הרוח מגיע ל-0,45-0,48, ולגלגלים במהירות נמוכה עד 0,36-0,38. מאפיין חשוב של טורבינת רוח הוא המהירות שלה, שהיא היחס בין מהירות קצה הלהב למהירות זרימת הרוח. קצה הלהב נע בדרך כלל במישור גלגל הרוח במהירות הגבוהה פי כמה ממהירות הרוח. ערכי המהירות האופטימליים עבור גלגל שני להבים הם 5-7, עבור שלושה להבים אחד - 4-5, עבור שישה להבים אחד - 2,5-3,5.

מבין מאפייני העיצוב, כוחו של גלגל רוח מושפע בעיקר מקוטר שלו, כמו גם מהצורה והפרופיל של הלהבים. הכוח תלוי מעט במספר הלהבים.

תדירות הסיבוב של גלגל הרוח היא פרופורציונלית למהירות ולמהירות של טורבינת הרוח ובפרופורציה הפוך לקוטר. גובה מרכז הגלגל משפיע גם על כמות הכוח, שכן מהירות הרוח תלויה בגובה. כוח טורבינת הרוח, כאמור, הוא פרופורציונלי למהירות הרוח לחזק השלישי. במהירות הרוח המתכננת ומעלה, מובטחת פעולתה של טורבינת הרוח עם הספק נקוב. במהירויות רוח מתחת לקיבולת התכנון של טורבינת הרוח יכולה להיות 20-30% מהנומינלי או פחות. במצבי פעולה כאלה מתרחשים בגנרטורים הפסדי אנרגיה גדולים עקב יעילותם הנמוכה בעומסים נמוכים, ובגנרטורים אסינכרוניים, בנוסף, מתרחשים זרמים תגובתיים גדולים, שיש לפצותם. כדי לבטל את החיסרון הזה, חלק מטורבינות הרוח משתמשות בגנראטורים עם הספק נקוב של 100 ו-20-30% מההספק הנקוב של טורבינת הרוח.

ברוחות קלות, הגנרטור נכבה תחילה, בחלק מטורבינות הרוח, גנרטור קטן מספק גם יכולת להפעיל את המתקן במהירויות רוח נמוכות במהירויות נמוכות עם ערך גבוה של מקדם ניצול אנרגיית הרוח. הספק נמוך בעזרת של הזנב (זנב), ביחידות של כוח קטן ובינוני - באמצעות מנגנון windrose, ובמתקנים גדולים מודרניים - מערכת התמצאות מיוחדת המקבלת דחף בקרה משולח כיוון הרוח (שבשבת מזג האוויר) המותקנת בחלק העליון של גונדולה של טורבינת הרוח.

מנגנון ה-windrose הוא גלגל רוח קטן אחד או שניים, שמישור הסיבוב שלהם מאונך למישור הסיבוב של הגלגל הראשי, הפועל להנעת תולעת המסובבת עד אז את פלטפורמת ראש טורבינת הרוח. עד ששושנות הרוח שוכבות במישור המקביל לכיוון הרוח. גלגל רוח מכונף עם ציר סיבוב אופקי יכול להיות ממוקם לפני המגדל ומאחוריו. במקרה האחרון, הלהב נתון לפעולה חוזרת ונשנית מתמדת של כוחות משתנים תוך כדי מעבר דרך הצל של המגדל, מה שבמקביל מגביר את רמת הרעש באופן משמעותי. נעשה שימוש במספר שיטות על מנת לשלוט בכוח ולהגביל את מהירות הסיבוב של גלגל הרוח, לרבות סיבוב הלהבים או חלקים מהם סביב ציר האורך שלהם, כמו גם דשים, שסתומים על הלהבים ושיטות נוספות.

היתרונות העיקריים של טורבינות רוח בעלות ציר סיבוב אופקי של גלגל הרוח הוא שתנאי זרימת האוויר סביב הלהבים קבועים, אינם משתנים כאשר גלגל הרוח מסתובב, אלא נקבעים רק לפי מהירות הרוח. בשל כך, כמו גם ערך גבוה למדי של מקדם ניצול אנרגיית הרוח. טורבינות רוח מסוג כנף הן כיום הנפוצות ביותר.

טורבינות רוח אנכיות (רוטור).

סוג אחר של טורבינת רוח הוא הרוטור Savonius (איור 2). מומנט מתרחש כאשר אוויר זורם סביב הרוטור עקב ההתנגדות השונה של החלקים הקמורים והקעורים של הרוטור. הגלגל פשוט, אך בעל מקדם ניצול אנרגיית רוח נמוך מאוד - 0,10-0,15 בלבד. בשנים האחרונות, במספר מדינות זרות, בעיקר בקנדה, החלו לפתח טורבינת רוח עם רוטור דאריאוס, שהוצעה בצרפת בשנת 1920. לרוטור זה יש ציר סיבוב אנכי ומורכב משניים עד ארבעה להבים מעוקלים. הלהבים יוצרים מבנה מרחבי המסתובב תחת פעולת כוחות הרמה. הנובע על הלהבים מזרימת הרוח. ברוטור Darrieus מקדם ניצול אנרגיית הרוח מגיע ל-0,30-0,35 לאחרונה בוצע פיתוח המנוע הסיבובי Darrieus בעל להבים ישרים.

היתרון העיקרי של טורבינות הרוח של דאריאוס הוא שהן אינן זקוקות למנגנון כיוון רוח. יש להם גנרטור ומנגנונים אחרים הממוקמים בגובה קל ליד הבסיס. כל זה מפשט מאוד את העיצוב. עם זאת, חסרון אורגני רציני של טורבינות רוח אלו הוא שינוי משמעותי בתנאי הזרימה סביב הכנף במהלך סיבוב אחד של הרוטור, שחוזר על עצמו באופן מחזורי במהלך הפעולה. הדבר עלול לגרום לתופעות עייפות ולהוביל להרס של מרכיבי הרוטור ולתאונות קשות, אשר יש לקחת בחשבון בעת תכנון הרוטור (במיוחד בטורבינות רוח גבוהות). בנוסף, כדי להתחיל, הם צריכים להיות בלתי מעוותים.

חוות רוח אנכיות (קרוסלה, סיבוביות) הן מנגנוני להבים עם ציר סיבוב אנכי. הם פועלים במהירויות רוח נמוכות, אך יש להם יעילות נמוכה. לכן, הם די נדירים ומשמשים, ככלל, במערכות ביתיות. יחד עם זאת, בניגוד לאלו האופקיים, הם יכולים לפעול בכל כיוון רוח מבלי לשנות את מיקומם. ההתקנה עצמה עוקבת אחר "מאיפה נושבת הרוח", ולכן היא אינה זקוקה למכשירים נוספים. טורבינות רוח סיבוביות הן מהירות נמוכה, מה שמאפשר להשתמש בהן במעגלים חשמליים פשוטים כדי לאסוף אנרגיה, בפרט, גנרטורים אסינכרוניים. יחד עם זאת, מהירות איטית מגבילה את השימוש בחוות רוח אנכיות, שכן היא מאלצת שימוש בתיבות הילוכים מדרגות - מכפילים ביעילות נמוכה מאוד. בעייתי להפעיל מתקן כזה ללא מכפיל.

סוגי טורבינות רוח
איור 2. רוטור סבווניוס: א) בעל שני להבים, ב) בעל ארבעה להבים

תלות של גורם ניצול אנרגיית הרוח ξ, ממהירות Z עבור סוגים שונים של טורבינות רוח מוצגים באיור 3. ניתן לראות שלגלגלי שניים ושלושה להבים עם ציר סיבוב אופקי יש את הערך הגבוה ביותר של E. עבורם גבוה ξ נשמר בטווח רחב של מהירות Z. האחרון חיוני, שכן טורבינות רוח צריכות לפעול במהירויות רוח המשתנות בגבולות רחבים. לכן מתקנים מסוג זה זוכים לתפוצה הגדולה ביותר בשנים האחרונות.

סוגי טורבינות רוח
איור 3. תלות אופיינית של גורם ניצול אנרגיית הרוח ξ, על מהירות גלגל הרוח Z: 1 - גלגל רוח מכונף אידיאלי; 2, 3 ו-4 - טורבינות רוח דו, שלושה ורב להבים; 5 - רוטור דאריאוס; 6 - רוטור סבווניוס; 7 - גלגל רוח בעל ארבעה להבים של טחנה דנית.

ראה מאמרים אחרים סעיף מקורות אנרגיה חלופיים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

תנועת מכוניות בנהיגה עצמית ללא סימון 29.09.2016

Hitachi Automotive Systems פיתחה מערכת תוכנה וחומרה חדשה שתסייע למכוניות בנהיגה עצמית להמשיך לנוע בנתיב הימני, גם אם הסימונים אינם גלויים.

מצלמות המנטרות את המצב מול המכונית, במצבים מסוימים, יכולות לשדר לא מספיק פרטים למחשב המובנה כדי לקבוע במדויק את הסימונים על הכביש. זה יכול לקרות, למשל, במזג אוויר גרוע, כאשר הסימונים פשוט בלתי אפשריים לראות.

במצב כזה, מתחם Lane Mark Fusion, שנוצר על ידי מומחי Hitachi, נקרא לעזור לטייס האוטומטי. הרעיון הוא להשתמש בנתוני המצלמה הקיימים כדי לקבוע את קווי הנתיב: ניתן לשמור אותם במהלך נסיעות קודמות באותו כביש, או, נניח, לכתוב בזיכרון המחשב על ידי מפתח תוכנת ניווט.

Lane Mark Fusion יכול לשמור על תנועת הרכב שלך בנתיב הנכון, גם אם הנתיב עצמו אינו נראה, באמצעות מידע סימון נתיב וקריאת GPS.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מזל"ט בסגנון בובי

▪ צג קעור של סמסונג S34E790CN

▪ כושר נגד סרטן

▪ הסוף של מכשירי הווידאו של PANASONIC

▪ כונן DVD אלחוטי לסמארטפונים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר ניסויים בכימיה. בחירת מאמרים

▪ מאמר מגרפה לכל מזג אוויר. ציור, תיאור

▪ מאמר איזו חיית מחמד חיה באפגניסטן בעותק אחד בלבד? תשובה מפורטת

▪ מאמר תיקון מנורות חיסכון באנרגיה של PHILIPS 6yr ECONOMY. HAM טיפים

▪ מאמר תוכנית LPTtest. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר SONY PLAYSTATION, או מעגל ממיר וידאו 32 סיביות. מודול לצפייה בתקליטור וידאו. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר