מחולל רוח קינטית: מכשיר, עקרון הפעולה, יישום

מכשיר טורבינת רוח

גנרטורים רוח ידידותיים לסביבה לחלוטין ומסוגלים לספק לצרכנים אנרגיה חופשית לזמן בלתי מוגבל. מחוללי רוח – לחוות רוח קיבולות שונות, מה שמאפשר להשתמש בהן באזורים שונים.

היעילות המקסימלית של חוות רוח יכולה להיות מושגת על ידי התקנתה במקומות עם זרמי אוויר פעילים קבועים. בדרך כלל, הרים וגבעות, חופי הים והאוקיינוסים, ותנאים דומים אחרים משמשים לכך. החלק העיקרי של המתקן הוא האימפלר, הפועל כטורבינה. ברוב המקרים, מבני חוות רוח בעלי שלושה להבים משמשים בצורה של מדחף, המותקן בגובה רב מפני כדור הארץ.
על מנת לקבל את האפקט הגדול ביותר, הלהבים, יחד עם הרוטור, מכוונים למצב האופטימלי באמצעות מנגנונים מיוחדים, בהתאם לכיוון ועוצמת הרוח. ישנם עיצובים אחרים - תוף, שאינם תלויים בגורמים לעיל ואינם דורשים התאמות. עם זאת, אם היעילות של מתקני מדחף היא ברמה של 50%, אז עבור התקני תוף זה הרבה יותר נמוך.

כל תחנת כוח אווירית, ללא קשר לתכנון, מחוברת לחלוטין לפעולת זרמי האוויר, אשר לעתים קרובות משנים את הביצועים שלהם. זה בתורו מוביל לשינויים במספר הסיבובים של האימפלר והכוח החשמלי המופק. מצב זה מצריך זיווג בין הגנרטור לרשת החשמל בעזרת ציוד נוסף.

ככלל, סוללות משמשות לכך יחד עם ממירים. ראשית, הסוללה נטענת מהגנרטור, אשר אחידות הזרם אינה משנה עבורו. יתר על כן, טעינת הסוללה, המומרת במהפך, מועברת לרשת.

ניתן לשלוט במבני מדחף WPP במידת הצורך. אם מהירות הרוח גבוהה מדי, זווית ההתקפה של הלהבים משתנה עד למינימום. זה מוביל להפחתת עומס הרוח על הטורבינה.עם זאת, בהשפעת הוריקנים, האימפלרים של חוות רוח מעוותים לעתים קרובות, וההתקנה הביתית כולה נכשלת. לא ניתן להימנע לחלוטין מהשפעות שליליות, שכן גנרטורים חשמליים ממוקמים בגובה ממוצע של 50 מ' בשל כך, ניתן להשתמש ברוחות חזקות ויציבות יותר השוררות בגובה רב.

כיצד לבחור גנרטור רוח

על מנת לבחור גנרטור רוח, עליך:

1. חשב את ההספק המותקן של מכשירי חשמל שמתוכננים להיות מחוברים למקור אנרגיה זה.
2. בהתבסס על ערכי ההספק המתקבלים ומהירות הרוח השנתית הממוצעת, באזור ההתקנה של היחידה, נקבע כוח הגנרטור. יש לקחת את הספק תוך התחשבות בגורם הבטיחותי, על בסיס גידול העומסים וכדי לא להעמיס על המכשיר בזמן עומסי שיא.
3. יש לקחת בחשבון את האקלים במקום בו מותקן המכשיר, שכן משקעים משפיעים לרעה על ביצועי הגנרטור. קח בחשבון את המאפיינים האקלימיים של מקום המגורים.
4. קביעת יעילות ההתקנה היא אחד המדדים החשובים ביותר.
5. גלה את ביצועי הגנרטור ביחס לרעש שנוצר במהלך הפעולה.
6. ערכו ניתוח השוואתי של סוגים שונים של גנרטורים לכל המאפיינים והפרמטרים.
7. קרא ביקורות משתמשים על התקנות דומות.
8. בצע ניתוח של יצרנים מקומיים וזרים, למד ביקורות על מפעלים אלה.

מיקום גנרטור רוח במהירות נמוכה

בסיס קטן ממוקם בשטח אדמה, שבו התורן קבוע. ליד המגדל, למרגלותיו, יש ארון חשמל. בחלק העליון מותקן מנגנון סיבובי, מותקנת עליו גונדולה. בתוך האחרון נמצאים מד רוח, גנרטור, תיבת הילוכים ובלמים.לגונדולה מוצמד מכסה רוטור שאליו תקועים הלהבים. כל כנף מחוברת למערכת המתאימה את המגרש באופן אוטומטי.

התקנה של טורבינת רוח במהירות נמוכה מתחילה עם הביסוס והתקנת התורן

לאחר השלמת התקנת הגנרטור, הם מרכיבים מערכות להגנה מפני ברקים והעברת מידע על העבודה, כמו גם מנגנון פיירינג ומנגנון כיבוי אש.

גנרטור רוח במהירות נמוכה הוא מכשיר שיכול לספק חשמל לאזור פרברי. השימוש מוצדק באזורים עם רוח קלה.

מפרטים

בזמן הקנייה בקר טעינה של טורבינת רוח אתה צריך ללמוד בזהירות את גיליון הנתונים שלו. בעת הבחירה, המאפיינים חשובים:

• כוח - חייב להתאים להספק של טורבינת הרוח;
• מתח - חייב להתאים למתח הסוללות המותקנות על טחנת הרוח;
• מקסימום כוח - מציין את ההספק המרבי המותר עבור דגם הבקר;
• מקסימום זרם - מציין באילו כוחות מרביים של מחולל הרוח הבקר יכול לעבוד;
• טווח מתח - מחוונים מקסימום. ומינימום מתח סוללה לפעולה נאותה של המכשיר;
• יכולות תצוגה - אילו נתונים על המכשיר והפעלתו מוצגים בתצוגה של דגם מסוים;
• תנאי הפעלה - באילו טמפרטורות, רמת לחות המכשיר הנבחר יכול לפעול.

אם אינך יכול לבחור מכשיר בקרת טעינה בעצמך, פנה ליועץ והראה לו את דף הנתונים של טחנת הרוח שלך. המכשיר נבחר בהתאם ליכולות של מתקן הרוח. תנאי הפעלה לא נכונים וסטיות מתחום המתח ישפיעו לרעה על פעולת מערכת הרוח כולה.

מחולל טורבינות רוח

להפעלת טחנות רוח נדרשים גנרטורים תלת פאזיים קונבנציונליים.העיצוב של מכשירים כאלה דומה לדגמים המשמשים במכוניות, אך יש לו פרמטרים גדולים יותר.

למכשירי טורבינת רוח יש סלילת סטטור תלת פאזי (חיבור כוכב), שממנו יוצאים שלושה חוטים, הולכים לבקר, שם מתח ה-AC הופך ל-DC.

רוטור הגנרטור לטורבינת רוח עשוי על מגנטים ניאודימיום: בעיצובים כאלה לא כדאי להשתמש בעירור חשמלי, מכיוון שהסליל צורך הרבה אנרגיה

כדי להגביר את המהירות, לעתים קרובות נעשה שימוש במכפיל. מכשיר כזה מאפשר להגדיל את הספק של הגנרטור הקיים או להשתמש במכשיר קטן יותר, מה שמפחית את עלות ההתקנה.

מכפילים משמשים לעתים קרובות יותר בטורבינות רוח אנכיות, שבהן תהליך הסיבוב של גלגל הרוח איטי יותר. עבור מכשירים אופקיים עם מהירות גבוהה של סיבוב של הלהבים, מכפילים אינם נדרשים, אשר מפשט ומפחית את עלות הבנייה.

איך לעשות חישוב מחולל רוח בעצמך

נוסחאות משמשות לחישוב פרמטר ההספק של ציוד שישמש באזור מסוים. קודם כל עושים חישוב של כמות האנרגיה שמאפשרת לחולל הרוח להפיק לאורך כל השנה.

חישוב ההספק הכולל של הציוד

כדי להשלים את המשימה, מתבצעות הפעולות הבאות:

1. ראשית, מתבצעים החישובים. בהתאם לתוצאות שהתקבלו, נבחרים אורך מרכיבי הסיבוב, כמו גם גובה המגדל.
2. מתבצע ניתוח של המהירות הממוצעת של זרימת האוויר האופיינית לאזור מסוים. זה ידרוש ציוד מיוחד. עם זה, אתה צריך לפקח על עוצמת זרימת האוויר במשך מספר חודשים.אם אין מכשיר, אתה יכול לבקש את התוצאות מנציגי תחנת מזג האוויר המקומית.

חישוב כוח מחולל רוח מתבצע על פי הנוסחה P=krV 3S/2.

ייעודי סמלים:

• r הוא פרמטר צפיפות זרימת האוויר, בתנאים רגילים ערך זה הוא 1.225 ק"ג/מ"ק;
• V היא מהירות הרוח הממוצעת, הנמדדת במטרים לשנייה;
• S הוא השטח הכולל של זרימת האוויר, נמדד במטרים;
• k הוא פרמטר היעילות של הטורבינה המותקנת בציוד;

באמצעות חישובים אלה, אתה יכול לקבוע במדויק את כמות ההספק הנדרשת עבור סט גנרטור באזור מסוים. אם נרכש ציוד ממותג, אז האריזה שלו צריכה לציין באיזה כוח זרימת אוויר פעולת המכשיר תהיה היעילה ביותר. בממוצע, ערך זה יהיה בטווח שבין שבעה לאחד עשר מטרים לשנייה.

מהנדס אודסה המשתמש דיבר בפירוט על הליך הרכבת מכשיר הגנרטור, כמו גם על ביצוע חישובים.

חישוב מדחפים לטורבינת רוח

הליך החישוב מתבצע על פי הנוסחה Z=LW/60/V, סימון סמל:

• Z הוא ערך המהירות הנמוכה של מדחף אחד;
• L הוא גודל המעגל שאלמנטי הסיבוב יתארו;
• W היא מהירות סיבוב בורג אחד;
• V הוא פרמטר המהירות של אספקת זרימת האוויר.

על סמך נוסחה זו מחושב מספר המהפכות. אבל עבור החישוב יש צורך לקחת בחשבון את הגובה של בורג אחד של הציוד. זה מחושב לפי הנוסחה H=2pR* tga.

תיאור הסמלים:

• 2n הוא ערך קבוע של 6.28;
• R הוא ערך הרדיוס שיתאר את מרכיבי הסיבוב של הציוד;
• tg a היא זווית החתך.

חישוב מהפך לגנרטור רוח

לפני ביצוע חישובים אלה, יש לקחת בחשבון את הנקודה הבאה. אם משתמשים רק בסוללת 12 וולט אחת ברשת הביתית, אז אין טעם להתקין מהפך. ההספק הממוצע של קוטג' קיץ או משק בית פרטי הוא כ-4 קילוואט, בכפוף לעומסים מרביים. עבור רשת כזו, מספר הסוללות יהיה לפחות עשר, כל אחת מהן מיועדת ל-24 וולט. עם כל כך הרבה סוללות, רצוי להשתמש במכשיר אינוורטר.

אבל עבור תנאים אלה, כאשר משתמשים בעשר סוללות 24 וולט, תזדקק לגנרטור רוח בדירוג של 3 קילוואט, לפחות. ציוד חלש יותר לא יוכל לספק אנרגיה למספר כזה של סוללות. עבור מכשירי חשמל ביתיים, הספק זה עשוי להיות גבוה מדי.

חישוב פרמטר ההספק של מכשיר המהפך מתבצע באופן הבא:

1. ראשית, יש צורך לסכם את מאפייני הכוח של כל צרכני האנרגיה.
2. לאחר מכן נקבע זמן הצריכה.
3. פרמטר עומס שיא מחושב.

אלכסנדר קפוסטין הראה את הנוהל להתנעת גנרטור רוח עם מהפך.

יְעִילוּת

זה די פשוט להעריך את היעילות האנרגטית של יחידה מסוג ועיצוב מסוים, ולהשוות אותה עם הביצועים של מנועים דומים. יש צורך לקבוע את מקדם השימוש באנרגיית הרוח (KIEV). זה מחושב כיחס בין הכוח המתקבל על פיר טורבינת הרוח לעוצמת זרימת הרוח הפועלת על פני השטח של גלגל הרוח.

מקדם ניצול אנרגיית הרוח למתקנים שונים נע בין 5 ל-40%. ההערכה לא תהיה מלאה מבלי לקחת בחשבון את עלויות תכנון ובניית המתקן, כמות ועלות החשמל המופק.באנרגיה חלופית, תקופת ההחזר עבור טורבינת רוח היא גורם חשוב, אך יש צורך גם לקחת בחשבון את ההשפעה הסביבתית הנובעת מכך.

מהו גנרטור רוח?

גנרטור רוח הוא מכשיר המשתמש באנרגיית רוח לייצור חשמל. לזרמי אוויר, הנעים בחופשיות באטמוספירה, יש אנרגיה ענקית, ויתרה מכך, חופשית לחלוטין. אנרגיית הרוח היא ניסיון לחלץ אותה ולהפוך אותה לשימוש טוב.

מחולל רוח הוא קבוצה של מכשירים הקולטים, מעבדים ומכינים אנרגיה לשימוש. זרמי הרוח פועלים באינטראקציה עם הרוטור של טחנת הרוח, וגורמים לו להסתובב. הרוטור מונע יתר על המידה (או מחובר ישירות) לגנרטור שמטעין את הסוללות. הטעינה דרך המהפך מעובדת לצורה סטנדרטית (220 וולט, 50 הרץ) ומסופקת למכשירי צריכה.

במבט ראשון, המתחם די מסובך. ישנם גם עיצובים פשוטים יותר, כגון טחנות רוח המזינות משאבות. עם זאת, מכשירי חשמל מורכבים דורשים סט שלם של ציוד שיכול לספק אספקת חשמל יציבה ואיכותית.

מגוון טורבינות רוח

ישנם מספר סוגים של גנרטורים רוח. לפי מספר הלהבים, טחנות רוח הן שלושה, שניים, אחד, רב להבים. מכשירים מיוצרים ללא להבים כלל, כאשר ה"מפרש", הדומה לצלחת גדולה, משמש כחלק לוכד הרוח. לציוד כזה יש יעילות גבוהה יותר ממכשירים אחרים, אך עדיין לא נעשה בו שימוש נרחב. מעניין, ככל לטחנת רוח יש פחות להבים, כך היא מפיקה יותר אנרגיה.

דוגמאות לטורבינות רוח שטוחות

לפי החומר המשמש, הלהבים קשיחים (עשויים ממתכת או פיברגלס) ובד.הסוג השני הוא מה שנקרא טורבינות רוח משיטות, הן זולות יותר, אבל הן מפסידות לקשוחות בפרקטיות וביעילות.

מאפיין חשוב נוסף הוא תכונת הגובה של המדחף, המאפשרת לשנות את מהירות הסיבוב של הלהבים. התקני גובה משתנה מאפשרים לך לשמור על יעילות במהירויות רוח שונות. אך במקביל, עלות המערכת עולה, והאמינות יורדת בשל מורכבות התכנון. לכן, ברוב המקרים, נעשה שימוש במכשירי גובה קבועים, קלים לתחזוקה ואמינים.

סוגי טורבינות רוח לפי מיקום ציר העבודה

ציר העבודה של הסיבוב של טורבינת הרוח יכול להיות ממוקם הן אנכית והן אופקית

בשני המקרים ישנם יתרונות וחסרונות שכדאי לשים לב אליהם בעת הבחירה.

ישנם מספר סוגים של טורבינות רוח אנכיות:

1. גנרטורים רוח של Savonius, שעיצובם מורכב ממספר חצאי צילינדרים, המקובעים על ציר במצב אנכי. כוחו של מכשיר כזה הוא היכולת לעבוד בכל כיוון רוח. אבל יש גם חיסרון רציני - אנרגיית הרוח משמשת רק 25 - 30%.
2. ברוטור Darrieus, רצועות אלסטיות משמשות כלבים, קבועות על קורות ללא שימוש במסגרת. יעילות הדגם זהה לזו של המגוון הקודם, אך נדרשת התקנה נוספת כדי להפעיל את המערכת.
3. טחנות רוח מרובות להבים הן היעילות ביותר מבין מכשירים אנכיים.
4. האפשרות הנדירה ביותר היא מכשירים עם רוטור הליקואיד. להבים מעוותים במיוחד מבטיחים סיבוב אחיד של גלגל הרוח, אך מורכבות העיצוב הופכת את המחיר לגבוה מדי, מה שמגביל את השימוש במנגנונים מסוג זה.

טחנות רוח בציר אופקי נפוצות יותר מאלו האנכיות מכיוון שהן יעילות יותר אך יקרות יותר.

סוגי טורבינות רוח לאורך ציר העבודה

החסרונות כוללים את תלות היעילות בכיוון הרוח והצורך להתאים את מיקום המבנה באמצעות שבשבת. כדאי להתקין טורבינת רוח מסוג זה בשטח פתוח בו היא לא תתכסה בעצים ובניינים, ועדיף הרחק ממקום המגורים הקבוע של אנשים. הוא רועש למדי ומהווה סכנה לציפורים שעפות במקום.

יצרני טורבינות רוח

השוק כולל הן מכשירים ממוצא זר (בעיקר צפון אמריקה, אירופה וסין) והן מתקנים מקומיים. המחיר תלוי בהספק ובתצורה - למשל בנוכחות סוללות סולאריות, ומשתנה בטווח של עשרות עד מאות אלפי רובלים.

מאפיינים טכניים עיקריים

מודלים של בקרים המשמשים כחלק מטורבינת רוח מסוימת שונים במאפיינים הטכניים שלהם, המשתקפים בדרכון המוצר, אלה הם:

• הספק מדורג, שהוא המחוון העיקרי של המכשיר, חייב להתאים להספק של מחולל הרוח;
• המתח הנקוב, גם המחוון הראשי, חייב להתאים למתח הסוללות המרכיבות את טורבינת הרוח;
• הספק מקסימלי, קובע את הערך המרבי המותר עבור דגם מכשיר ספציפי;
• הזרם המרבי מאפיין את יכולתו של המכשיר לפעול בביצועים הגבוהים ביותר של מחולל הרוח;
• ערך המתח המרבי והמינימלי על הסוללה קובע את טווח המתח שבו פועל המכשיר;
• אם הדגם יכול לעבוד בו זמנית עם טורבינת רוח ותחנת כוח סולארית - זרם הטעינה המרבי שנוצר על ידי פאנלים סולאריים;
• סוג התצוגה ופרמטרי הפעולה המוצגים בו;
• מאפיינים תפעוליים - טמפרטורת הסביבה ולחות;
• מידות ומשקל כוללות.

האם כל טורבינות הרוח זהות?

סיווגים רבים לייצור להבים, על פני כדור הארץ,

רוב טורבינות הרוח הקיימות כיום (תחנת כוח רוח) יכולות להיות מסווגות כלהב אחד, שניים, שלושה או רב-להבים. חלק קטן מהמכשירים המודרניים ביותר אינם מכילים להבים כלל, והרוח בהם תופסת את מה שנקרא "מפרש", שנראה כמו צלוחית. מאחוריו יש בוכנות שמכניסות את המערכת ההידראולית לפעולה, וכבר היא מייצרת זרם חשמלי. היעילות של מתקנים כאלה גבוהה מזו של כל האחרים. ביחס למערכות להבים, המגמה היא כדלקמן: ככל שפחות להבים, כך הגנרטור מייצר יותר אנרגיה.

מגוון טורבינות רוח

אולי זול יותר,

אם נשווה טורבינות רוח לפי גובה המדחף, אז מכשירים עם גובה קבוע הם אמינים יותר. ישנן טחנות רוח משתנה שיכולות לשנות את מהירות הסיבוב, אך העיצוב המגושם שלהן כרוך בעלויות נוספות עבור התקנה ותחזוקה של מערכת כזו.

העיצובים של טחנות רוח הם המגוונים ביותר, אם ניקח בחשבון אותם מנקודת המבט של כיוון ציר הסיבוב ביחס לקרקע.

ניתן לחלק מכשירים שהלהבים שלהם מסתובבים סביב ציר אנכי, בתורם, למספר סוגים.

1. מחוללי הרוח של Savonius הם כמה חצאים של צילינדרים חלולים בפנים, נטועים על ציר אנכי. היתרון העיקרי שלהם הוא היכולת להסתובב ללא קשר למהירות ולכיוון הרוח. חיסרון משמעותי הוא היכולת להשתמש באנרגיית הרוח רק בשליש.
2. רוטור דרייר הוא מערכת של שני להבים או יותר שהם לוחות שטוחים. מכשיר כזה קל להכנה, אבל זה לא יעבוד כדי לקבל הרבה אנרגיה איתו. בנוסף, יש צורך במנגנון נוסף כדי להפעיל רוטור כזה.
3. לרוטור ההליקואיד, הודות ללהבים מעוותים במיוחד, יש סיבוב אחיד. המכשיר עמיד, אך בשל מורכבות העיצוב הוא יקר.
4. טורבינות רוח מרובות להבים בעלות ציר סיבוב אנכי הן האפשרות היעילה ביותר בקבוצתן.

לטחנות רוח בעלות ציר סיבוב אופקי יש גם יתרונות וחסרונות. היתרון העיקרי שלהם הוא יעילות גבוהה. בין החסרונות של מבנים כאלה, ראוי לציין את הצורך ללכוד את כיוון הרוח עם שבשבת מזג האוויר ואת השינוי ביעילות בהתאם לכיוון הרוח. בהקשר זה, מתקנים אופקיים מתאימים ביותר בשטחים פתוחים. באותו מקום בו הלהבים יהיו מוגנים מהרוח על ידי מבנים, עצים או למשל גבעות, עדיף להתקין טורבינת רוח בעיצוב שונה.

בנוסף, טורבינת רוח כזו היא יקרה, והמראה שלה בסביבה בהחלט לא יגרום לעונג רב בקרב השכנים שלך. הלהבים שלו יכולים בקלות להפיל ציפור מעופפת ולעשות הרבה רעש.

אילו סוגים נוספים של טורבינות רוח יש? ובכן, כמובן, שלנו, ביתי ומיובא. בין האחרונים, יחידות אירופה, סיניות וצפון אמריקה הן המובילות. יחד עם זאת, נוכחותן של טורבינות רוח ביתיות בשוק אינה יכולה אלא לשמוח.

כניסות חדשות
מסור חשמלי או מסור חשמלי - מה לבחור לגינה 4 טעויות בגידול עגבניות בעציצים שכמעט כל עקרות הבית עושות סודות גידול שתילים מהיפנים שרגישים מאוד לאדמה

המחיר של מכשירים כאלה נקבע, קודם כל, על ידי כוחם ונוכחותם של אלמנטים נוספים, למשל, פאנלים סולאריים, ומשתנה על פני טווח רחב מאוד - בין כמה עשרות לכמה מאות אלפי רובל.

הכנת טחנת רוח במו ידיך

העבודה העיקרית שיש לעשות היא ייצור והתקנה של רוטור מסתובב. קודם כל כדאי לבחור את סוג המבנה ומידותיו. הכרת הכוח הנדרש של המכשיר ויכולות הייצור יסייעו לקבוע זאת.

רוב הצמתים (אם לא כולם) יצטרכו להיעשות לבד, כך שהבחירה תושפע מאיזה ידע יש ליוצר העיצוב, אילו מכשירים ומכשירים הוא הכי מכיר. לרוב, מייצרים תחילה טחנת רוח ניסיון, בעזרתה בודקים את הביצועים ומפרטים את הפרמטרים של המבנה, ולאחר מכן מתחילים לייצר טורבינת רוח עובדת.

עקרון הפעולה

יתר על כן, כוח הסיבוב הופך לחשמל, אשר מאוחסן בסוללה. ככל שזרימת האוויר חזקה יותר, כך הלהבים מסתובבים מהר יותר ומייצרים יותר אנרגיה. כיוון שתפעול מחולל הרוח מבוסס על ניצול מרבי של מקור אנרגיה חלופי, צד אחד של הלהבים בעל צורה מעוגלת, השני שטוח יחסית. כאשר זרימת האוויר עוברת על הצד המעוגל, נוצר אזור ואקום. זה מוצץ את הלהב, מושך אותו הצידה. זה יוצר אנרגיה, אשר גורמת להבים להסתובב.

תכנית הפעולה של גנרטור רוח: העיקרון של המרת אנרגיית רוח ופעולת מנגנונים פנימיים מוצג

במהלך הפניות שלהם, הברגים גם מסובבים את הציר המחובר לרוטור הגנרטור. כאשר שנים עשר מגנטים המחוברים לרוטור מסתובבים בסטטור, נוצר זרם חשמלי לסירוגין בעל תדירות זהה לשקעי חדר רגילים. זהו העיקרון הבסיסי כיצד פועלת טורבינת רוח. זרם חילופין קל להפקה ולהעברה למרחקים ארוכים, אך בלתי אפשרי לאחסן אותו.

תרשים סכמטי של טורבינת רוח

לשם כך, יש להמיר אותו לזרם ישר. עבודה זו נעשית על ידי מעגל אלקטרוני בתוך הטורבינה. כדי לקבל כמות גדולה של חשמל, מפעלים תעשייתיים מיוצרים. פארק רוח מורכב בדרך כלל מכמה עשרות מתקנים. הודות לשימוש במכשיר כזה בבית, אתה יכול לקבל הוזלה משמעותית בעלויות האנרגיה. עקרון הפעולה של טורבינות רוח מאפשר להשתמש בהן באפשרויות הבאות:

• לעבודה אוטונומית;
• במקביל לסוללת הגיבוי;
• יחד עם פאנלים סולאריים;
• במקביל לגנרטור דיזל או בנזין.

אם זרימת האוויר נעה במהירות של 45 קמ"ש, הטורבינה מייצרת 400 וואט חשמל. זה מספיק כדי להאיר את האזור הפרברי. ניתן לצבור כוח זה על ידי איסוף בסוללה.

מכשיר מיוחד שולט בטעינת הסוללה. ככל שהטעינה פוחתת, סיבוב הלהבים מאט. כאשר הסוללה ריקה לחלוטין, הלהבים מתחילים להסתובב שוב. באופן זה, הטעינה נשמרת ברמה מסוימת. ככל שזרימת האוויר חזקה יותר, כך הטורבינה יכולה לייצר יותר חשמל.

כיצד טורבינת רוח מופעלת ממקור חלופי

טחנות רוח אינן "ניזונות" ממסת האוויר, הן מכוונות לצרוך את מהירות הרוח. במילים אחרות: הרוח מתקרבת לטורבינת הרוח במהירות גבוהה ועוזבת אותה במהירות איטית יותר. ההבדל במהירויות הרוח לפני ואחרי מחולל הרוח קובע כמה אנרגיה נספגה במכשיר זה.

סוגים מסוימים של טורבינות רוח עושים את זה טוב יותר, חלק גרוע יותר. אבל זה התפקיד העיקרי של מחולל הרוח - להאט את הרוח.

הגבול בין יעילות למגבלה

לעולם אל תאמין לטענות שטורבינת רוח מסוימת פועלת ביעילות של 100%. המשמעות היא שהרוח מאחורי להבי טחנת הרוח חייבת להיפסק לחלוטין. הוכחה אבסורדית מדגימה בבירור הצהרה שקרית.

טורבינת רוח בעלת יעילות אידיאלית חייבת למצוא את האיזון שבו הרוח מוציאה מספיק אנרגיה כדי שהיא תצטרך לצאת רק מחלון הצמצם של המכשיר לתנועה נוספת. היעילות במקרה זה קובעת את ההבדל במהירות הרוח לפני ואחרי הטורבינה, ומשפיעה ישירות על גורם ההספק של טחנת הרוח, הנוקטת את הנוסחה הבאה: P_{יְצִיאָה}= 1/2 × r × S × V3 × יעילות.

היעילות המקסימלית של טורבינת רוח, לפני יותר מ-100 שנה, הוכחה על ידי המדען הגרמני בץ בעבודתו המדעית הבסיסית. בהסתמך על הנוסחה הנ"ל, הגרמני הוכיח באופן עקבי ביותר שניתן להפיק מהרוח את המקסימום של 16/27 אנרגיה. לאחר מכן, חישוביו תוקנו מעט על ידי לורג'יו האיטלקי, והתברר כי היעילות המקסימלית לגנרטור רוח היא 59%.

זה נראה בבירור בהבדל בעקרונות הפעולה של הטורבינות סבווניוס ודראוס.אחרי הכל, טחנות הרוח של Savonius לוקחות רק את כוח הדחיפה של הרוח, והפרויקטים של דארייר משתמשים גם בהרמה אווירודינמית, שמגבירה את מהירות הסיבוב של הלהבים.

עקרון הפעולה של טורבינת הרוח

בהיעדר או הפסקות תכופות של חשמל, עדיף לעשות גנרטור רוח מיני או כמה טורבינות רוח (טורבינות רוח) לאספקת חשמל בודדת במו ידיך. מכשיר תוצרת בית ממיר את האנרגיה הקינטית של הרוח לאנרגיה מכנית עקב סיבוב גלגל הרוח.

בתחילה, האנרגיה המכנית המסובבת את הרוטור מומרת לזרם חילופין תלת פאזי. זרימת האנרגיה דרך הבקר מאוחסנת בסוללת DC. לבסוף, מהפך המתח משנה את הזרם כדי לספק חשמל למכשירים ולתאורה.

עקרון הפעולה של טחנת רוח הוא פשוט ומורכב מפעולה של שלושה סוגי כוח על הלהבים. דחף והרמה מתגברים על מערכת כוח הבלימה ומתניעים את גלגל התנופה. לאחר היווצרות שדה מגנטי על ידי הרוטור בחלק הנייח של הגנרטור, הזרם מתחיל דרך החוטים.

תחומי היישום של המכשיר

למעשה, טורבינות רוח מסוגלות לספק אנרגיה לחפצים למטרות שונות. טורבינות רוח בעלות נפח גדול מתאימות לאספקת חשמל בקנה מידה תעשייתי. מכשירים תוצרת בית מעוצבים כהלכה מעניקים לבעל האתר אספקת חשמל ללא הפרעה. אתה יכול לעשות גנרטור רוח לבית פרטי במו ידיך עם מינימום עלויות עבודה ומזומן.

יתרונות המכשיר

היתרון העיקרי של טורבינת רוח ביתית הוא החיסכון בחשבונות החשמל. הכסף שהוצא על חלקים והתקנה מוחזר עם אספקת חשמל בחינם.

יתרונות נוספים של טורבינת רוח תוצרת בית:

• דגם המפעל יקר פי כמה;
• עיצוב ידידותי לסביבה שעובד ללא דלק;
• חיי שירות בלתי מוגבלים (במקרה של כשל, קל להחליף רכיבים);
• התאמה בתנאי אקלים מתאימים עם מהירות שנתית ממוצעת של מטר מ-4 מ' לשנייה.

פגמים

הצד השלילי של טחנת רוח בודדת כולל:

• תלות במזג האוויר;
• סופות והוריקנים מוציאים את המנגנון מכלל פעולה לעיתים קרובות;
• נדרשים אמצעי מניעה;
• תרנים גבוהים צריכים הארקה;
• דגמים מסוימים חורגים מרמת הרעש המותרת.

מחולל טורבינות רוח

להפעלת טחנות רוח נדרשים גנרטורים תלת פאזיים קונבנציונליים. העיצוב של מכשירים כאלה דומה לדגמים המשמשים במכוניות, אך יש לו פרמטרים גדולים יותר.

למכשירי טורבינת רוח יש סלילת סטטור תלת פאזי (חיבור כוכב), שממנו יוצאים שלושה חוטים, הולכים לבקר, שם מתח ה-AC הופך ל-DC.

רוטור הגנרטור לטורבינת רוח עשוי על מגנטים ניאודימיום: בעיצובים כאלה לא כדאי להשתמש בעירור חשמלי, מכיוון שהסליל צורך הרבה אנרגיה

כדי להגביר את המהירות, לעתים קרובות נעשה שימוש במכפיל. מכשיר כזה מאפשר להגדיל את הספק של הגנרטור הקיים או להשתמש במכשיר קטן יותר, מה שמפחית את עלות ההתקנה.

מכפילים משמשים לעתים קרובות יותר בטורבינות רוח אנכיות, שבהן תהליך הסיבוב של גלגל הרוח איטי יותר. עבור מכשירים אופקיים עם מהירות גבוהה של סיבוב של הלהבים, מכפילים אינם נדרשים, אשר מפשט ומפחית את עלות הבנייה.

הפרטים של ההרכבה וההתקנה של טורבינת רוח ממכונת כביסה וטורבינת רוח מגנרטור מכונית מתוארים בפירוט במאמרים שאנו ממליצים עליהם.

מַעֲרֶכֶת

• רוטור בעל להב. הם, בהתאם לדגם, עשויים להיות: אחד, שניים, שלושה או יותר;
• מפחית או, במילים אחרות, תיבת הילוכים שנועדה לווסת את המהירות בין הגנרטור לרוטור;
• המארז מגן. מטרתו ברורה מהשם: הוא מגן על כל מרכיבי המבנה מפני השפעות חיצוניות;
• הזנב אחראי על פנייה לכיוון הרוח הנושבת;
• הסוללה נטענת. המשימה שלו היא לצבור אנרגיה, כלומר. המניה. מכיוון שמזג האוויר לא תמיד נוח לתחנת הכוח, זה תמיד יעזור במזג אוויר גרוע;
• התקנת מהפך. הוא משמש להמרת זרם ישר לזרם חילופין, המזין מכשירי חשמל המשמשים בחיי היומיום.

חישוב גודל ומיקום

כדי לחשב את המספר הנדרש של גנרטורים עבור תחנת כוח רוח, קח בחשבון:

• כוח נדרש;
• מספר ימים סוערים;
• תכונות מיקום.

לכן, על מנת שהתקנה של טורבינת רוח תהיה מוצדקת על ידי העלויות, יש צורך לקבוע את מספר ימי הרוח בשנה, כמו גם את הכיוון השולט שלהם. אזורי חוף ואזורים בהרים הם בעלי המיקום המועיל ביותר, שכן כאן כוח הרוח עולה על 60-70 מ' לשנייה, וזה מספיק כדי לנטוש את החשמל המקומי.

על השטח השטוח, הרוח מאופיינת בזרימה אחידה, אך עוצמתה לפעמים אינה מספיקה כדי לספק בית פרטי במלואו. התקנה ליד מטעים ויערות אינה משתלמת כלל, שכן אנרגיית הרוח נצרכת ומתעכבת במידה רבה יותר על העצים.

לזרימת הרוח יש עלייה בעוצמה ביחס ישר למרחק מפני כדור הארץ. בהתאם לכך, ככל שתורן טחנת הרוח גבוה יותר, כך הוא יכול לתפוס יותר מומנטום.עם זאת, ככל שמרחיקים אותו מהקרקע, כך הוא דורש יותר חיזוק. תמיכות עזר לא תמיד יכולות להחזיק לגמרי את טחנת הרוח. ברוח פרצים חזקה, ההסתברות ליפול של תורן גבוה גדולה בהרבה מתורן שנקבע בגובה של 5-7 מטרים.

ההסרה האופטימלית ביותר של התורן מהקרקע היא 10-15 מטרים. ההידוק שלו מתבצע בשתי שיטות:

1. בטון יסוד - הם חופרים ארבעה בורות עמוקים, אך קטנים בקוטר, שבתוכם טובלים ומטביעים שלוחות של טורבינות רוח. התהליך גוזל זמן ויקר, אך האמין ביותר. ברוח חזקה, התורן יישאר ללא תנועה, והפגיעה היחידה בו עשויה להיות גריטה של ​​הלהבים.
2. סימני מתיחה ממתכת - בעזרת כבל מתכת, טחנת הרוח מקובעת בניצב לפני השטח של האדמה, בעוד הכבל מתוח היטב, מקבע את קצותיו לקרקע.

משך הפעולה של תחנת הכוח כולה תלוי בבחירת שיטת קיבוע התורן.

נוכחות של ציוד מיוחד, כמו גם ניסיון בביצוע עבודה כזו, יחסכו את חוות הרוח מתקלות מוקדמות.

גנרטור רוח שייט

אם הלהבים של טחנות רוח מסורתיות עשויים מחומרים קשים, אז בשיט, להיפך, הם עשויים מחומרים רכים. מתאים לכל בד צפוף, כמו ברזנט. לעתים קרובות משתמשים לרבדים לא ארוגים במבנים כאלה. כלפי חוץ, גנרטור רוח שייט נראה כמו פטיפון גדול לילדים.

לפי התכנון, טחנות רוח שייט מחולקות לשני סוגים.

• עגול עם להבי מפרש משולשים
• עם גלגל מפרש, גם עגול

גנרטור רוח שייט עם להבים משולשים

להבי מפרש משולשים עשויים לרוב להיות שווה שוקיים, אך במקרים רבים צורתם נבחרת בנפרד - לפי עומסי הרוח של האזור בו הם מותקנים.טחנת רוח משייטת מתחילה לעבוד במהירות רוח של 5 מ' לשנייה. היעילות שלו גבוהה מזו של רוב טחנות הרוח עם להבים, אך יחד עם זאת היא לא חפה מחסרונות רבים. אז כשהרוח משתנה, "המפרשית" נעצרת והיא זקוקה לזמן להסתובב בכיוון החדש של זרימת הרוח.

חיסרון נוסף הוא שבירותם של ה"מפרשים" עצמם. לעתים קרובות הם נקרעים, נכשלים ודורשים החלפה מלאה.
הוא האמין כי מחולל מפרש עגול משולל החסרונות הללו. יעילותו כפולה מזו של גנרטור עם להבי מפרש. כלפי חוץ, הוא נראה כמו צלחת לווין ושונה מהגנרטורים הרגילים בכך שאין לו להבים מסתובבים, צילינדרים או רוטורים. גנרטור זה רוטט תחת לחץ או משבי רוח, ומעביר אנרגיה מכנית לגנרטור עם הרעידות שלו.