Modern rüzgar çiftliği türlerinin işleyiş ve yapım özellikleri

Makale, endüstri ve özel sektör için modern rüzgar türbinlerinin çalışma prensibini ve tasarım performans özelliklerini tartışıyor.

Eski zamanlardan beri, insanlık rüzgarı ehlileştirmeye ve onu hizmetine sokmaya çalıştı. Önceleri rüzgar enerjisini hareket için kullanan yelkenli gemiler vardı, sonra yel değirmenleri günlük hayatta kullanılmaya başlandı ama şimdi sıra rüzgar enerjisini rüzgar jeneratörlerinde kullanarak insanlara hizmet eden elektrik üretmeye geldi.

Yurtdışında, elektriğin oldukça büyük bir kısmı, açıkçası Rusya ve Sovyet sonrası uzay ülkeleri hakkında söylenemeyen rüzgar santralleri (HPP) tarafından üretiliyor. Burada açık - geride kalanlar arasındayız.

Rüzgar santrallerinin dünyanın gelişmiş ülkelerinde kullanılması, elektrik üretimi sırasında çevre kirliliği olmadığı için villaların, kır evlerinin, yazlık toplulukların otonom güç kaynağı sorunlarının yanı sıra çevre sorunlarının da çözülmesini mümkün kılmaktadır. modern rüzgar türbinleri parklarından hiç.

Çalışma prensibine ve daha ayrıntılı olarak modern rüzgar santrallerinin ana tiplerine bakalım.

Rüzgar jeneratörlerinin çalışma prensibi

Herhangi bir eylem ilkesi rüzgar enerjisi santrali (HES) kanatların veya türbinlerin düzlemi boyunca hareket eden hava akışının kinetik enerjisinin elektrik jeneratörleri kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülmesinden oluşur. En yaygın modern rüzgar enerjisi santrali türü, kanatlı rüzgar jeneratörlerini yatay bir dönme ekseniyle ve döner jeneratörleri bir döner jeneratörle birleştiren kanatlı rüzgar enerjisi santralleridir; burada - dönme ekseni dikey olarak bulunur. Aşağıda bu tür rüzgar jeneratörlerine daha yakından bakacağız.

Ana rüzgar türbini tiplerinin tasarımı

Her bir rüzgar jeneratörü yapısal olarak direk olarak adlandırılan bir tabandan, dönen kanatlara sahip dönen bir cihazdan veya bir rüzgar türbininden, jeneratör tarafından üretilen elektrikten ve bir bataryadan oluşur. Ayrıca her rüzgar çiftliğinde bir kontrol ve dönüştürme ünitesine ihtiyaç duyulur.

Kanat sayısına gelince, hidroelektrik türbinler iki, üç ve çok kanatlı olabilir. Üç kanatlı türbinler en yaygın olanlarıdır.Rüzgar türbinlerinin erken arızalanmasını önlemek için, rüzgar enerjisi santralleri, kanatlarının dönme hızının aeromekanik stabilizasyonu için bir sistemle donatılır.

Bir rüzgar santralinde elektrik üreten bir elektrik jeneratörü, rüzgar türbini ile jeneratörün dönme ekseni aynı olduğunda doğrudan türbinine veya türbin kanatlarının dönme hareketlerini türbin kanatlarına aktaran mekanik bir transmisyon vasıtasıyla bağlanır. jeneratör. Modern rüzgar çiftlikleri, yapısal olarak tamamen kapalı bir mahfaza içinde ve standart elemanlardan yapılmış kalıcı mıknatıslara sahip senkron çok kutuplu fırçasız jeneratörler kullanır.

Türbinin kanatları üzerindeki hava akışının yönüne ve "basıncına" bağlı olarak, tesisin dönüş mekanizması tarafından verimli çalışması için en uygun yönde yeniden yönlendirilebilir.

İşlevsel olarak, güç kontrol ve dönüştürme ünitesi, rüzgar çiftliği tarafından üretilen elektrik enerjisini depolama pillerinde depolamak ve ardından bir "invertör" aracılığıyla 12V DC gerilimden 220V AC gerilime dönüştürmek için tasarlanmıştır.

Kontrol ünitesi ayrıca pil şarj sürecini, elektrik jeneratörünün gücünü vb. izlemeyi ve kontrol etmeyi mümkün kılar.

Hem endüstriyel kullanım için hem de özel sektörde kullanılanlar için modern rüzgar çiftliklerini bitirmek için çeşitli seçenekler, her kullanıcı için en uygun seçeneği seçmenize olanak tanır.

Şu anda dünyada en yaygın olanı, kanatlarının dönme ekseni hava akış yönüne paralel veya yatay olan kanat tipi rüzgar jeneratörleridir. Temel olarak, bu rüzgar türbinlerinden daha sonra bahsedeceğiz.

Yatay dönme eksenine sahip bir rüzgar çiftliği kanadı

Bu tip rüzgar türbini için rüzgar enerjisi kullanmanın verimliliği %48'e ulaşıyor, bu da carousel jeneratörlerinkinden çok daha yüksek. Bu tip rüzgar jeneratörleri iki ve üç kanatlı olabilmektedir.

Burada cihazın en verimli çalışması, rüzgar jeneratör kanatlarının dönme düzlemine dik olarak yönlendirildiğinde elde edilir. Bu nedenle, yapısal olarak bile, bu tip "rüzgar türbini", jeneratörün rüzgar yönüne dik olarak otomatik olarak dönmesine izin veren bir cihaza sahiptir. Bu tür bir rüzgar çiftliğinin enerji üretimi, doğrudan rüzgarın hızına (basıncına) ve ayrıca rüzgar türbininin kanatlarının çapına ve alanına bağlıdır.

Atlıkarınca veya dönen rüzgar çiftlikleri

Bu tür rüzgar türbini, üzerine monte edilmiş ve sabitlenmiş bir tekerlek ile rüzgar için yüzeyler alan dikey bir dönme eksenine sahiptir. Bu tür rüzgar çiftliklerinin önemli bir avantajı, konumlarını değiştirmeden - hava akışının herhangi bir yönünde - çalışabilmeleridir. Bu tür rüzgar türbinleri yavaş hareket eden ve sessizdir ve güç üretmek için jeneratör olarak düşük hızlı çok kutuplu elektrik jeneratörleri kullanılır.

Yatay ve dikey dönme eksenine sahip modern rüzgar çiftliği

Diğer modern rüzgar çiftliği türleri

Ek olarak, son zamanlarda, yapısal olarak güçlü bir temel üzerine yerleştirilmiş üç yataklı bir tabandan oluşan temelde yeni tasarımlarla en son rüzgar türbini gelişmeleri ortaya çıktı. Tabana, yerleşik bir yatak ve merkezi bir rotor ile halka şeklinde bir jeneratör monte edilmiştir. Böyle bir jeneratörün halkasının çapı 100 metreden fazla olabilir. Bu tür rüzgar santralleri endüstriyel enerji üretimi için kullanılmaktadır.

Ayrıca, elektrik üretmek için tek bir hata ayıklama sisteminde yapısal olarak birleştirilmiş birkaç düzine küçük rüzgar türbininden - modüllerden oluşan, faaliyette olan rüzgar çiftlikleri de vardır.

Daha yakın zamanlarda, Amerikalı uzmanlar özel sektöre yönelik küçük bir rüzgar türbini rüzgar santrali «Windgate» geliştirdi ve endüstriyel üretime soktu. Türbin çarkı 1,8 metre çapa ulaşır ve yatay bir eksende döner. Böyle bir türbin kurulumunun kanatlarının uçlarında kalıcı mıknatıslar bulunur, bunun bir sonucu olarak aslında tesisin statorunun entegre bir kasası içinde dönen büyük bir rotora sahibiz. Bu tür Windgate rüzgar jeneratörleri, özel bir evin veya kulübenin çatısına bile kurulabilir ve çok verimlidir ve fiyatları yaklaşık 4,5-5 bin ABD dolarıdır.

Çözüm

Rüzgar enerjisi santrallerinin inşasının sürekli iyileştirildiği ve buna bağlı olarak teknolojik parametrelerinin, aerodinamiğinin iyileştirildiği ve en önemlisi, geleceğin bu ekolojik olarak temiz enerji bloklarının fiyatının giderek daha az "ısırıcı" hale geldiği belirtilmelidir. basit bir tüketici için.