איך מחשבים טורבינת רוח: נוסחאות + דוגמה חישוב מעשית

בחירת דגם

עלות סט של גנרטור רוח, אינוורטר, תורן, SHAVRA - ארון מתג העברה אוטומטי, תלוי ישירות בהספק וביעילות.

הספק מקסימלי קילוואט	קוטר הרוטור מ	גובה התורן M	מהירות מדורגת m/s	מתח יום שלישי
0,55	2,5	6	8	24
2,6	3,2	9	9	120
6,5	6,4	12	10	240
11,2	8	12	10	240
22	10	18	12	360

כפי שניתן לראות, על מנת לספק לאחוזה חשמל באופן מלא או חלקי, יש צורך בגנרטורים בעלי הספק גבוה, שדי בעייתי להתקין לבד. בכל מקרה, השקעות הון גבוהות והצורך בהתקנת תורן בעזרת ציוד מיוחד מפחיתים משמעותית את הפופולריות של מערכות אנרגיית רוח לשימוש פרטי.

ישנן טורבינות רוח ניידות בהספק נמוך שתוכלו לקחת אתכם לטיול. דגמים אלה הם קומפקטיים, מורכבים במהירות על הקרקע, אינם דורשים טיפול מיוחד, ומספקים מספיק אנרגיה לבילוי נוח בטבע.

ולמרות שההספק המרבי של דגם כזה הוא רק 450 וואט, זה מספיק כדי להאיר את כל אתר הקמפינג ומאפשר להשתמש במכשירי חשמל ביתיים הרחק מהציוויליזציה.

עבור ארגונים בינוניים וקטנים, התקנת מספר חוות רוח יוצרות עשויה לספק חיסכון משמעותי בעלויות האנרגיה. חברות אירופאיות רבות עוסקות בייצור מוצרים מסוג זה.

מדובר במערכות הנדסיות מורכבות הדורשות תחזוקה ותחזוקה מונעת, אך ההספק הנקוב שלהן הוא כזה שיכול לכסות את צרכי הייצור כולו. לדוגמה, בטקסס, בחוות הרוח הגדולה ביותר בארצות הברית, רק 420 גנרטורים כאלה מייצרים 735 מגה וואט בשנה.

יתרונות וחסרונות של התקנת טורבינת רוח

ציוד זה, כמו פאנלים סולאריים, שייך לקטגוריה של מקורות אנרגיה חלופיים. אבל, בניגוד לתאים פוטו-וולטאיים, שזקוקים לאור שמש, טורבינת רוח יכולה לפעול ביעילות 24 שעות ביממה, 365 ימים בשנה.

יתרונות	פגמים
אנרגיה חופשית בכל מקום	מחיר ציוד
אנרגיה אקולוגית	מחיר התקנה
עצמאות אנרגטית מהמדינה והתעריפים שלה	עלות שירות.
עצמאות מאור השמש	תלוי במהירות הרוח

כדי לאזן את כל היתרונות והחסרונות הללו, הם מייצרים לעתים קרובות חבורה: מחולל רוח עם פאנל סולארי. מתקנים אלו משלימים זה את זה, ובכך מפחיתים את התלות של ייצור החשמל בשמש וברוח.

חישוב כוח מחולל רוח

ברוב המקרים, כדאיות התקנת חוות רוח תהיה תלויה במהירויות הרוח הממוצעות באזור מסוים. התקנת טורבינות רוח מוצדקת בכוח רוח מינימלי של ארבעה מטרים בשנייה. עם מהירות רוח של תשעה עד שנים עשר מטרים לשנייה, טורבינת הרוח תפעל במהירות מרבית.

מחולל רוח אופקי

בנוסף, הכוח של מכשירים כאלה תלוי גם במשטחים של הלהבים המשמשים ובגודל הקוטרלי של התקן הרוטור. עם מהירויות רוח ממוצעות ידועות עבור אזור נתון, ניתן לבחור את הגנרטור הנדרש באמצעות גודל מדחף מסוים.

החישוב נעשה לפי הנוסחה: P \u003d 2D * 3V / 7000 kW, שבו P הוא ההספק, D הוא הגודל הקוטרלי של התקן הבורג, ופרמטר כמו V מציין את עוצמת הרוח במטרים לשנייה . אבל נוסחה זו מתאימה רק לטורבינות רוח אופקיות.

אנרגיה חלופית

עומס הרוח יכול גם להועיל, למשל, על ידי המרת כוח הרוח בטורבינות רוח. אז, במהירות רוח V = 10 מ' לשנייה, בקוטר מעגל של 1 מטר, לטחנת הרוח יש להבים d = 1.13 מ' ומפיקה כ-200-250 W של כוח שימושי. מחרשה חשמלית, הצורכת כמות כזו של אנרגיה, תוכל לחרוש כחמישים (50 מ"ר) אדמה בחלקה אישית בשעה אחת.

אם תחיל את הגודל הגדול של מחולל הרוח - עד 3 מטרים, ומהירות זרימת האוויר הממוצעת של 5 מ' לשנייה, אתה יכול לקבל 1-1.5 קילוואט של כוח, אשר יספק לחלוטין בית כפרי קטן עם חשמל חינם.עם כניסת התעריף המכונה "ירוק", תקופת ההחזר של הציוד תפחת ל-3-7 שנים ובעתיד תוכל להביא לרווח נקי.

חישוב מדחפים של טורבינות רוח

בעת תכנון טחנת רוח, בדרך כלל משתמשים בשני סוגים של ברגים:

1. סיבוב במישור האופקי (שבשבת).
2. סיבוב במישור האנכי (Rotor Savonius, Darrieus rotor).

ניתן לחשב עיצובי בורג עם סיבוב בכל אחד מהמישורים באמצעות הנוסחה:

Z=L*W/60/V

לנוסחה זו: Z היא מידת המהירות (מהירות נמוכה) של המדחף; L הוא גודל אורך המעגל המתואר על ידי הלהבים; W היא מהירות (תדירות) הסיבוב של המדחף; V הוא קצב זרימת האוויר.

זהו העיצוב של הבורג שנקרא "Rotor Darier". גרסה זו של המדחף נחשבת ליעילה בייצור של טורבינות רוח בעלות כוח וגודל קטן. לחישוב הבורג יש כמה תכונות

בהתבסס על נוסחה זו, אתה יכול בקלות לחשב את מספר הסיבובים W - מהירות הסיבוב. ואת יחס העבודה של סיבובים ומהירות הרוח ניתן למצוא בטבלאות הזמינות ברשת. לדוגמה, עבור מדחף עם שני להבים ו-Z=5, היחס הבא נכון:

מספר להבים	דרגת מהירות	מהירות רוח m/s
2	5	330

כמו כן, אחד האינדיקטורים החשובים של מדחף טחנת הרוח הוא הגובה. ניתן לקבוע פרמטר זה באמצעות הנוסחה:

H=2πR*tgα

כאן: 2π הוא קבוע (2*3.14); R הוא הרדיוס המתואר על ידי הלהב; tg α היא זווית החתך.

חישוב כוח מחולל רוח

גם ייצור עצמי של טחנת רוח צריך חישוב ראשוני.אף אחד לא רוצה לבזבז זמן וחומרים על ייצור של מי יודע מה, הוא רוצה לקבל מושג לגבי היכולות והכוח הצפוי של ההתקנה מראש. התרגול מראה שציפיות ומציאות מתואמות בצורה גרועה זו עם זו, מתקנים שנוצרו על בסיס הערכות או הנחות משוערות שאינן נתמכות בחישובים מדויקים נותנות תוצאות חלשות.

לכן, בדרך כלל משתמשים בשיטות חישוב מפושטות, הנותנות תוצאות קרובות מספיק לאמת ואינן מצריכות שימוש בכמות גדולה של נתונים.

נוסחאות לחישוב

ל יש לבצע חישוב של מחולל הרוח הפעולות הבאות:

• קבע את צרכי החשמל של הבית שלך. כדי לעשות זאת, יש צורך לחשב את הכוח הכולל של כל המכשירים, הציוד, התאורה וצרכנים אחרים. הכמות שתתקבל תראה את כמות האנרגיה הדרושה להפעלת הבית.
• יש להגדיל את הערך המתקבל ב-15-20% על מנת שיהיה לך עתודת כוח לכל מקרה. אין ספק שיש צורך ברזרבה הזו. להיפך, זה עשוי להתברר כלא מספיק, אם כי, לרוב, האנרגיה לא תנוצל במלואה.
• לדעת את ההספק הנדרש, ניתן להעריך באיזה גנרטור ניתן להשתמש או לייצר כדי לפתור את המשימות. התוצאה הסופית של שימוש בטחנת רוח תלויה ביכולות הגנרטור, אם הן אינן עונות על צרכי הבית, אז תצטרך להחליף את המכשיר או לבנות ערכה נוספת
• חישוב טורבינת רוח. למעשה, הרגע הזה הוא הקשה והשנוי במחלוקת בכל ההליך. נעשה שימוש בנוסחאות לקביעת כוח הזרימה

לדוגמה, שקול את החישוב של אפשרות פשוטה. הנוסחה נראית כך:

P=k R V³ S/2

כאשר P הוא כוח הזרימה.

K הוא מקדם השימוש באנרגיית הרוח (ערך שקרוב מטבעו ליעילות) נלקח בתוך 0.2-0.5.

R היא צפיפות האוויר. יש לו ערכים שונים, לשם הפשטות ניקח שווה ל-1.2 ק"ג/מ"ק.

V היא מהירות הרוח.

S הוא אזור הכיסוי של גלגל הרוח (מכוסה בלהבים מסתובבים).

אנו רואים: עם רדיוס של גלגל רוח של 1 מ' ומהירות רוח של 4 מ' לשנייה

P = 0.3 x 1.2 x 64 x 1.57 = 36.2 W

התוצאה מראה שזרימת הכוח היא 36 וואט. זה קטן מאוד, אבל אימפלר המונה קטן מדי. בפועל משתמשים בגלגלי רוח עם תוחלת להבים של 3-4 מטר, אחרת הביצועים יהיו נמוכים מדי.

מה לשקול

בעת חישוב טחנת הרוח, יש לקחת בחשבון את תכונות העיצוב של הרוטור. ישנם אימפלרים עם סוג אנכי ואופקי של סיבוב, בעלי יעילות וביצועים שונים. מבנים אופקיים נחשבים ליעילים ביותר, אך יש להם צרכים לנקודות התקנה גבוהות.

חשוב לא פחות להבטיח כוח אימפלר מספיק כדי לסובב את רוטור הגנרטור. מכשירים עם רוטורים קשיחים, המאפשרים להשיג תפוקת אנרגיה טובה, דורשים כוח רב על הפיר, אשר יכול להינתן רק על ידי אימפלר עם שטח גדול וקוטר של הלהבים.

נקודה חשובה לא פחות היא הפרמטרים של מקור הסיבוב - הרוח. לפני ביצוע חישובים, כדאי ללמוד כמה שיותר על עוצמת וכיווני הרוח הרווחים באזור נתון.קח בחשבון את האפשרות של סופות הוריקן או משבי רוח צורמים, גלה באיזו תדירות הם יכולים להתרחש. עלייה בלתי צפויה בקצב הזרימה מסוכנת להרס של טחנת הרוח ולכשל של האלקטרוניקה המרה.

מחולל רוח בכיוון אנכי מוכן

קיימת התעניינות מחודשת בטורבינות רוח, במיוחד בשנים האחרונות. ישנם דגמים חדשים שהם יותר נוחים ומעשיים.

עד לאחרונה נעשה שימוש בעיקר בטורבינות רוח אופקיות עם שלושה להבים. ותצוגות אנכיות לא התפשטו בגלל העומס הרב על מסבי גלגל הרוח, וכתוצאה מכך נוצר חיכוך מוגבר, סופג אנרגיה.

אבל הודות לשימוש בעקרונות של ריחוף מגנטי, מחולל הרוח על מגנטים ניאודימיום החל לשמש בכיוון אנכי בדיוק, עם סיבוב אינרציאלי חופשי בולט. נכון לעכשיו, זה הוכח כיעיל יותר מאשר אופקי.

התחלה קלה מושגת הודות לעיקרון של ריחוף מגנטי. ובזכות הרב-מוט, שנותן את המתח הנקוב במהירויות נמוכות, אפשר לנטוש לחלוטין את תיבות ההילוכים.

חלק מהמכשירים מסוגלים להתחיל לעבוד כאשר מהירות הרוח היא רק סנטימטר וחצי לשנייה, וכאשר היא מגיעה לשלושה או ארבעה מטרים בשנייה בלבד, היא כבר יכולה להיות שווה להספק המופק של המכשיר.

החזר של חוות רוח

עבור תחנות כוח רוח שנוצרו לצורך מכירת חשמל, כלומר כיצור תעשייתי, נושא ההחזר נראה מוצלח יותר. מכירת מוצרים - זרם חשמלי - מאפשרת החזר על עלויות רכישה, תפעול ותיקון טחנות רוח. יחד עם זאת, תוצאות מעשיות לא תמיד נראות מבריקות.לפיכך, לתחנות כוח הרוח הגדולות ביותר הקיימות בעולם, עם היקפי הפקת אנרגיה גדולים, יש רווחיות נמוכה ביותר, וחלקן מוכרות כלא בנות קיימא.

הסיבה למצב זה נעוצה ביחס המצער בין עלות הציוד, חיי השירות והביצועים של המתחם. במילים פשוטות, במהלך חיי השירות של הטורבינה אין זמן לייצר מספיק אנרגיה כדי להצדיק את עלות הרכישה והתחזוקה שלה.

מצב זה אופייני לרוב חוות הרוח. חוסר היציבות של מקור האנרגיה, היעילות הנמוכה של התכנון, בסך הכל, יוצרים ייצור עם רווח נמוך, אם נדבר מבחינה כלכלית בלבד. בין ההזדמנויות להגדלת הרווחיות, היעילות ביותר הן:

• עלייה בפריון
• עלויות תפעול נמוכות יותר

אם לוקחים בחשבון את המוזרויות של המטאורולוגיה הרוסית, דרך מבטיחה היא להגדיל את מספר טורבינות הרוח בתחנה, אך להפחית את כוחן. מסתבר שמערכת בעלת יתרונות רבים:

• טחנות רוח בודדות מסוגלות לייצר כוח ברוחות קלות כאשר דגמים גדולים אינם יכולים להתניע
• עלויות רכישת ציוד ותחזוקה מופחתות
• כישלון יחידה אינדיבידואלית אינו יוצר בעיות חמורות עבור המפעל בכללותו
• עלויות הפעלה והובלה מופחתות

הנקודה האחרונה רלוונטית במיוחד לארצנו, שבה התקנת תחנות כוח רוח מתבצעת באזורים מרוחקים או הרריים, וסוגיות המסירה וההרכבה של המבנה הן חריפות ביותר.

דרך נוספת להגדיל את הרווחיות היא שימוש במבנים אנכיים. אפשרות זו נחשבת בפרקטיקה העולמית כנמוכה, המתאימה לאספקת אנרגיה לצרכנים בודדים - בית פרטי, תאורה, משאבות וכו'.

אילו טורבינות רוח הן היעילות ביותר

אופקי

אֲנָכִי

סוג זה של ציוד זכה לפופולריות רבה ביותר, שבו ציר הסיבוב של הטורבינה מקביל לקרקע. טורבינות רוח כאלה נקראות לעתים קרובות טחנות רוח, שבהן הלהבים מסתובבים נגד זרימת הרוח. עיצוב הציוד כולל מערכת לגלילה אוטומטית של הראש. זה נדרש למצוא את זרימת הרוח. יש צורך גם במכשיר כדי לסובב את הלהבים, כך שאפילו כמות קטנה של כוח יכולה לשמש לייצור חשמל. השימוש בציוד כזה מתאים יותר במפעלים תעשייתיים מאשר בחיי היומיום. בפועל, הם משמשים לעתים קרובות יותר ליצירת מערכות חוות רוח.

מכשירים מהסוג הזה פחות יעילים בפועל. סיבוב להבי הטורבינה מתבצע במקביל לפני השטח של כדור הארץ, ללא קשר לעוצמת הרוח ולווקטור שלה. כיוון הזרימה גם לא משנה, עם כל פגיעה, האלמנטים הסיבוביים גוללים כנגדו. כתוצאה מכך, מחולל הרוח מאבד חלק מהכוח שלו, מה שמוביל לירידה ביעילות האנרגטית של הציוד בכללותו. אבל מבחינת התקנה ותחזוקה, יחידות שבהן הלהבים מסודרים אנכית מתאימות יותר לשימוש ביתי. זאת בשל העובדה שמכלול תיבת ההילוכים והגנרטור מותקנים על הקרקע. החסרונות של ציוד כזה כוללים התקנה יקרה ועלויות תפעול רציניות. נדרש מספיק מקום להרכבת הגנרטור. לכן, השימוש במכשירים אנכיים מתאים יותר בחוות פרטיות קטנות.

דו להבים	בעל שלושה להבים	רב להבים
סוג זה של יחידות מאופיין בנוכחות של שני אלמנטים של סיבוב. אפשרות זו כמעט ואינה יעילה כיום, אך נפוצה למדי בשל האמינות שלה.	סוג זה של ציוד הוא הנפוץ ביותר. יחידות תלת להבים משמשות לא רק בחקלאות ובתעשייה, אלא גם במשקי בית פרטיים. סוג זה של ציוד זכה לפופולריות בשל האמינות והיעילות שלו.	זה האחרון יכול להיות 50 או יותר אלמנטים של סיבוב. כדי להבטיח את ייצור כמות החשמל הנדרשת, אין צורך לגלול את הלהבים עצמם, אלא להביא אותם למספר הסיבובים הנדרש. הנוכחות של כל מרכיב נוסף של סיבוב מספקת עלייה בפרמטר של ההתנגדות הכוללת של גלגל הרוח. כתוצאה מכך, תפוקת הציוד במספר הסיבובים הנדרש תהיה בעייתית. מכשירי קרוסלה המצוידים בריבוי להבים מתחילים להסתובב בכוח רוח קטן. אבל השימוש בהם רלוונטי יותר אם עצם הגלילה משחקת תפקיד, למשל, כאשר נדרשת שאיבת מים. על מנת להבטיח ביעילות ייצור של כמות גדולה של אנרגיה, לא נעשה שימוש ביחידות מרובות להבים. לצורך פעולתם נדרשת התקנה של מכשיר ציוד. זה לא רק מסבך את כל העיצוב של הציוד בכללותו, אלא גם הופך אותו לפחות אמין בהשוואה לבעלי שניים או שלושה להבים.

עם להבים קשים	יחידות שייט
העלות של יחידות כאלה גבוהה יותר בשל העלות הגבוהה של ייצור חלקי סיבוב. אבל בהשוואה לציוד שיט, גנרטורים עם להבים קשיחים אמינים יותר ובעלי חיי שירות ארוכים.מכיוון שהאוויר מכיל אבק וחול, אלמנטי הסיבוב נתונים לעומס גבוה. כאשר הציוד פועל בתנאים יציבים, הוא מצריך החלפה שנתית של הסרט נגד קורוזיה שמורחים על קצות הלהבים. בלי זה, אלמנט הסיבוב מתחיל לאבד את תכונות העבודה שלו עם הזמן.	סוג זה של להבים פשוט יותר מבחינת ייצור ופחות יקר ממתכת או פיברגלס. אבל חיסכון בייצור יכול להוביל לעלויות רציניות בעתיד. עם קוטר גלגל רוח של שלושה מטרים, מהירות קצה הלהב יכולה להגיע עד 500 קמ"ש, כאשר סיבובי הציוד הם כ-600 לדקה. זהו עומס רציני אפילו עבור חלקים קשיחים. תרגול מראה שיש לשנות את מרכיבי הסיבוב בציוד שיט לעתים קרובות, במיוחד אם עוצמת הרוח גבוהה.

בהתאם לסוג המנגנון הסיבובי, ניתן לחלק את כל היחידות למספר סוגים:

• התקני Darier אורתוגונליים;
• יחידות עם מכלול סיבובי של Savonius;
• מכשירים עם עיצוב אנכי-צירי של היחידה;
• ציוד עם מנגנון סיבובי מסוג הליקואיד.

מהירות הרוח

לא משנה אם אתה מתכנן לקנות גנרטור מוכן או לבנות אותו בעצמך, מהירות הרוח תהיה אחד הפרמטרים החשובים ביותר בקביעת הספק של ההתקנה.

ראשית, לכל סוג של טורבינת רוח יש מהירות התחלתית משלו. עבור רוב ההתקנות, זה 2-3 מ"ש. אם מהירות הרוח מתחת לסף זה, הגנרטור לא יפעל כלל, ובהתאם לכך יווצר גם חשמל.

בנוסף למהירות ההתחלתית, יש גם מהירות נומינלית, שבה מחולל הרוח מגיע להספק הנקוב שלו. עבור כל דגם, היצרן מציין נתון זה בנפרד.

עם זאת, אם המהירות גבוהה מהמהירות ההתחלתית, אך נמוכה מהנומינלית, אז ייצור החשמל יקטן משמעותית. וכדי לא להישאר בלי חשמל, תמיד צריך קודם כל להתמקד במהירות הרוח הממוצעת באזור שלך ישירות באתר שלך. אתה יכול לגלות את המחוון הראשון על ידי התבוננות במפת הרוחות, או על ידי התבוננות בתחזית מזג האוויר בעיר שלך, המציינת בדרך כלל את מהירות הרוח.

את הנתון השני, באופן אידיאלי, יש למדוד עם מכשירים מיוחדים ישירות במקום שבו תעמוד טורבינת הרוח. אחרי הכל, הבית שלך יכול להיות גם על גבעה, שבה מהירות הרוח תהיה גבוהה יותר, וגם בשפלה, שבה כמעט לא תהיה רוח.

במצב זה, מי שסובל כל הזמן ממשבי הוריקן נמצא במצב טוב יותר, ויכול לסמוך על ביצועים טובים יותר של טורבינות הרוח.

מהו עומס רוח

זרימת מסות האוויר לאורך פני כדור הארץ מתרחשת במהירויות שונות. בהתקלות בכל מכשול, האנרגיה הקינטית של הרוח מומרת ללחץ, ויוצרת עומס רוח. המאמץ הזה יכול להיות מורגש על ידי כל מי שנע נגד הזרם. העומס שנוצר תלוי במספר גורמים:

• מהירות הרוח,
• צפיפות סילון האוויר, - בלחות גבוהה, המשקל הסגולי של האוויר הופך גדול יותר, בהתאמה, כמות האנרגיה המועברת עולה,
• צורה של חפץ נייח.

במקרה האחרון, כוחות המופנים לכיוונים שונים פועלים על חלקים בודדים של מבנה הבניין, למשל:

מבחר גנרטורים לטחנות רוח

לאחר הערך המחושב של מספר הסיבובים של הבורג (W), המתקבל בשיטה שתוארה לעיל, כבר ניתן לבחור (לייצר) את הגנרטור המתאים. לדוגמה, עם מידת המהירות Z = 5, מספר הלהבים הוא 2 והמהירות היא 330 סל"ד. עם מהירות רוח של 8 מטר לשנייה, הספק הגנרטור צריך להיות כ-300 וואט.

המחולל של תחנת כוח הרוח "בהקשר". עותק למופת של אחד העיצובים האפשריים של גנרטור למערכת חשמל ביתית, הרכבתי בעצמי

כך נראה מנוע אופניים חשמליים שעל בסיסו מוצע לייצר גנרטור לטחנת רוח ביתית. העיצוב של מנוע האופניים אידיאלי ליישום עם מעט או ללא חישובים ושינויים. עם זאת, הכוח שלהם נמוך.

המאפיינים של מנוע אופניים חשמליים הם בערך כדלקמן:

פָּרָמֶטֶר	ערכים
מתח, V	24
כוח, W	250-300
תדירות סיבוב, סל"ד	200-250
מומנט, נ"מ	25

תכונה חיובית של מנועי אופניים היא שכמעט אין צורך לשפץ אותם. הם מתוכננים בצורה מבנית כמנועים חשמליים במהירות נמוכה וניתן להשתמש בהם בהצלחה עבור טורבינות רוח.

איך לחתוך להבים

בהמשך הקו החל מ שורש להב שימו לב למידות רדיוס הלהב - בעמודת "רדיוס הלהב" בעמודות הירוקות. לפי מידות אלו, שימו נקודות על הקו משמאל ומימין לשורש הלהב. משמאל, אם מסתכלים משורש הלהב לקצה, יהיו הקואורדינטות של תבנית המ"מ האחורית, ומימין לקו, הקואורדינטות של תבנית המ"מ הקדמית.אחרי שאתה מחבר את הנקודות ויש לך להב, שבדרך כלל נחתך עם להב ממסור, או עם פאזל חשמלי.

חורים לחיבור הלהב לרכזת נעשים אך ורק לאורך קו מרכז הלהב, אשר צויר על הצינור ממש בהתחלה, אם תזיז את החורים, הלהב יעמוד בזווית שונה מהרוח ויאבד את כל האיכויות שלה. קצוות להב יש צורך לעבד, לעגל את החלק הקדמי של הלהב, לחדד את החלק האחורי ולעגל את קצות הלהבים כך ששום דבר לא ישרוק ויעשה רעש. גיליון האקסל כבר לוקח בחשבון את עיבוד הקצה בחישוב בצורה כמו בתמונה למטה.
>

אני מקווה שהתברר לך יותר כיצד להשתמש בצלחת וכיצד לבחור בורג לגנרטור. למשל, כמובן, בחרתי גנרטור עם פרמטרים לא מתאימים, מאחר וטעינה של סוללת 12V מתחילה מוקדם מדי, עבור 24V ו-48 וולט התוצאות יהיו שונות וההספק יהיה אפילו גבוה יותר, אבל אי אפשר לתאר את כל דוגמאות.

הכי חשוב להבין את העקרונות, למשל, בחירת מדחף אם יש לו כוח טוב במהירות אחת, זה לא אומר שזה יהיה לזה בפועל, אם הגנרטור יטען את המדחף מוקדם מדי, הוא לא יגיע. מהירותו ולא יפתח את הכוח שאמור להיות במהירויות נמוכות יותר, למרות שהרוח תהיה מחושבת או אפילו גבוהה יותר. להבים בהתאמה אישית למהירות מסוימת וייקחו כוח מירבי מהרוח במהירות שלהם.

מכשיר ועיקרון הפעולה

מחולל הרוח פועל בעזרת כוח הרוח. העיצוב של מכשיר זה חייב לכלול את האלמנטים הבאים:

• להבי טורבינה או מדחף;
• טוּרבִּינָה;
• גנרטור חשמלי;
• הציר של הגנרטור החשמלי;
• מהפך שתפקידו להמיר זרם חילופין לזרם ישר;
• מנגנון המסובב את הלהבים;
• מנגנון המסובב את הטורבינה;
• סוֹלְלָה;
• תוֹרֶן;
• בקר תנועה סיבובית;
• מַנחֵת;
• חיישן רוח;
• שוק חיישן רוח;
• גונדולה ואלמנטים אחרים.

ליחידות תעשייתיות יש ארון חשמל, הגנה מפני ברקים, מנגנון סיבובי, בסיס אמין, מכשיר לכיבוי אש ותקשורת.

גנרטור רוח הוא מכשיר הממיר אנרגיית רוח לחשמל. מבשרי האגרגטים המודרניים הם טחנות המייצרות קמח מתבואה. עם זאת, ערכת החיבור ועיקרון הפעולה של הגנרטור לא השתנו הרבה.

1. בשל כוח הרוח, הלהבים מתחילים להסתובב, המומנט שלהם מועבר לפיר הגנרטור.
2. סיבוב הרוטור יוצר זרם חילופין תלת פאזי.
3. דרך הבקר נשלח זרם חילופין לסוללה. הסוללה נחוצה על מנת ליצור פעולה יציבה של מחולל הרוח. אם יש רוח, היחידה טוענת את הסוללה.
4. כדי להגן מפני הוריקן במערכת ייצור כוח הרוח, ישנם אלמנטים להסרת גלגל הרוח מהרוח. זה קורה על ידי קיפול הזנב או בלימת הגלגל עם בלם חשמלי.
5. כדי להטעין את הסוללה, תצטרך להתקין את הבקר. תפקידו של האחרון כולל ניטור טעינת הסוללה כדי למנוע את התמוטטותה. במידת הצורך, מכשיר זה יכול לשפוך עודף אנרגיה לתוך הנטל.
6. לסוללות יש מתח נמוך קבוע, אך הוא חייב להגיע לצרכן בהספק של 220 וולט. מסיבה זו, ממירים מותקנים בטורבינות רוח.האחרונים מסוגלים להמיר זרם חילופין לזרם ישר, ולהגדיל את כוחו ל-220 וולט. אם המהפך אינו מותקן, יהיה צורך להשתמש רק במכשירים המיועדים למתח נמוך.
7. הזרם המומר נשלח לצרכן כדי להפעיל סוללות חימום, תאורת חדר ומכשירי חשמל ביתיים.

הצדקות חדשות למושגים ישנים

להנחות מופרכות שלפיהן פיתוחים מודרניים צריכים להגביר באופן דרמטי את יעילותן של טורבינות רוח אין בסיס כלל. מודלים אופקיים מודרניים משיגים יעילות של 75% מגבול הבנץ התיאורטי שלהם (יעילות של כ-45%). הרי הקטע בפיזיקה שמווסת את יעילותן של טורבינות רוח הוא ההידרודינמיקה, וחוקיו אינם ניתנים לשינוי מרגע גילוים.

כמה מעצבים מנסים להגביר את היעילות על ידי הגדלת מספר הלהבים, מה שהופך אותם לדקים יותר. אתה יכול להגדיל את אורכם, וזה נותן אפקט גדול יותר בגלל הצמיחה של האזור המטאטא.

אבל בכל זאת, יש צורך לשמור על איזון בין האטת הרוח למהירות הנותרת שלה.

יש כיוון נוסף - להגביר את מהירות הרוח על ידי העברתה דרך מפזר. אבל ההידרודינמיקה גדושה בהשפעות שכבר התגלו של זרימה סביב מכשולים לאורך הנתיב של ההתנגדות הקטנה ביותר.

ישנם דגמי DAWT מוצלחים יותר או פחות עם זוויות חרוט גדולות, אך הניסיונות הללו "לרמות את הרוח" אינם מגבירים את היעילות כפי שפורסם.

טורבינות הרוח המודרניות המוצלחות ביותר הן דגמים אנכיים עם להבי Darrieus, המורכבים על מיסבי דחף ריחוף מגנטיים (MAGLEV).כשהם עובדים כמעט בשקט, הם מתחילים להסתובב במהירות רוח של פחות מ-1 מטר לשנייה, ועומדים בפני משבים כבדים של עד 200 קמ"ש. על בסיס מקורות כאלה של אנרגיה חלופית הכי משתלם ליצור מערכת אנרגיה עצמאית פרטית.

תודה שקראת עד הסוף! אל תשכחו אם אהבתם את המאמר!

שתף עם חברים, השאר את ההערות שלך (ההערות שלך עוזרות מאוד לפיתוח הפרויקט)

הצטרף לקבוצת VK שלנו:

ALTER220 פורטל אנרגיה חלופית

ולהציע נושאים לדיון, ביחד זה יהיה יותר מעניין!!!

ערך הנוהל

אם תזניחו את חישובי עומס תנועת האוויר, אפשר, כמו שאומרים, להרוס את כל העניין בניצן ולסכן חיים של אנשים.

אם בדרך כלל אין קשיים בלחץ השלג על קירות הבניינים - ניתן לראות את העומס הזה, ניתן לשקול אותו ואף לגעת בו - אז הכל הרבה יותר מסובך עם הרוח. זה לא נראה לעין, קשה מאוד לחזות את זה באופן אינטואיטיבי. כן, כמובן, לרוח יש השפעה מסוימת על המבנים התומכים, ובמקרים מסוימים היא אפילו יכולה להיות הרסנית: היא מסובבת כרזות פרסומות, מציפה גדרות ומסגרות קירות ותולשת גגות. אבל איך אפשר לחזות ולקחת בחשבון את הכוח הזה? האם זה באמת ניתן לחישוב?

נכנע! עם זאת, מדובר בעסק משעמם, ואנשים שאינם אנשי מקצוע לא אוהבים לחשב את עומס הרוח. יש לכך הסבר ברור: המשמעות של חישובים היא עניין מאוד אחראי וקשה, הרבה יותר מסובך מחישובי עומסי שלג. אם רק שניים וחצי עמודים מוקדשים לעומס השלג במיזם המשותף המוקדש לכך במיוחד, הרי שחישוב עומס הרוחות גדול פי שלושה! בנוסף, מיוחסת לו יישום חובה, הם ממוקמים על 19 עמודים המציינים את המקדמים האווירודינמיים.

אם לאזרחי רוסיה עדיין יש מזל עם זה, אז לתושבי בלארוס זה אפילו יותר קשה - המסמך TKP_EN_1991-1-4-2O09 "אפקטי רוח", המסדיר תקנים וחישובים, כולל נפח של 120 עמודים!

עם ה-Eurocode (EN_1991-1-4-2O09) בקנה מידה של בניית מבנה פרטי להשפעות רוח, מעטים האנשים שרוצים להתמודד עם כוס תה בבית. למעוניינים מקצועית מומלץ להוריד וללמוד אותו ביסודיות, כאשר יועץ מומחה מוקף בו. אחרת, בשל גישה והבנה שגויות, ההשלכות של חישובים עלולות להיות הרות אסון.

מקדם ניצול כוח הרוח

יש לציין כי עבור טורבינות רוח קיים מחוון יעילות ספציפי - KIEV (מקדם ניצול אנרגיית הרוח). זה מציין איזה אחוז מזרימת האוויר העוברת דרך קטע העבודה משפיע ישירות על להבי טחנת הרוח. לחלופין, בניסוח מדעי יותר, הוא מראה את היחס בין הכוח המתקבל על פיר המכשיר לעוצמת הזרימה הפועלת על פני הרוח של האימפלר. לפיכך, KIEV הוא ספציפי, ישים רק על טורבינות רוח, אנלוגי של יעילות.

עד כה, הערכים של KIEV מ-10-15% המקוריים (אינדיקטורים של טחנות רוח ישנות) עלו ל-356-40%. הסיבה לכך היא השיפור בתכנון של טחנות רוח והופעת חומרים ופרטים טכניים חדשים ויעילים יותר, מכלולים המסייעים בהפחתת הפסדי חיכוך או השפעות עדינות אחרות.

מחקרים תיאורטיים קבעו את מקדם הניצול המקסימלי עבור אנרגיית הרוח להיות 0.593.

לסיכום האמור לעיל: האם טורבינת רוח משתלמת?

התוצאות לעיל מוכיחות בבירור את החזר עלויות הרכישה וההשקה של גנרטור רוח.במיוחד מאז:

• העלות של קילוואט גדלה כל הזמן בגלל האינפלציה.
• בעת שימוש בטחנת רוח, החפץ הופך ללא נדיף.
• את "עודפי" החשמל המופק ניתן לצבור ולאגור במקרה של מזג אוויר רגוע הודות למערכת אל-פסק.
• חפצים רבים המרוחקים מרשת אספקת החשמל המרכזית נאלצים להתקיים בהיעדר חשמל, מכיוון שהחיבור שלהם אינו משתלם.

אז מחולל הרוח רווחי. רכישתו עבור צרכנים עתירי אנרגיה ללא אספקת חשמל כדאית מבחינה כלכלית. בית מלון מחוץ לעיר, חווה חקלאית או מפעל בעלי חיים, ישוב קוטג'ים - בכל מקרה, עלויות חיבור מקור חשמל חלופי יהיו מוצדקות. נותר רק לבחור דגם מתאים של טחנת רוח ולהתקין אותו, בהנחיית המלצות היצרן. עוצמת המכשיר צריכה להתאים למהירות הרוח הממוצעת באזור שלך. ניתן לציין זאת באמצעות מפת רוח מיוחדת או לפי תחנת מזג האוויר המקומית.

שימו לב: עבור טורבינות רוח מיצרניות סיניות, ההספק הנקוב של המכשיר מחושב תוך התחשבות במהירויות רוח ב-50-70% מגובה פני הקרקע. התקנת טחנת רוח בגובה כזה היא בעייתית

תורן גבוה מדי הוא יקר, וחוזקו כפוף לדרישות מחמירות. בנוסף, בגובה המצוין, משבי רוח יוצרים זרמי מערבולת חזקים. הם לא רק מאטים את פעולת מחולל הרוח, אלא יכולים גם לגרום לשבירת הלהבים. הפתרון הוא התקנת המכשיר בגובה של 30-35 מ', שיספק גישה לרוחות חזקות, אך ימנע את שבירת טחנת הרוח.