Windkragsentrales: tipes, ontwerpe, voordele

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Windenergie is ver van 'n nuwe tak van energievoorsiening, maar in die huidige toestande word dit meer en meer uitgesproke kenmerke van 'n belowende rigting vir verdere ontwikkeling. Dit is steeds moeilik om oor universele konsepte vir die tegniese implementering van windopwekkers te praat, maar vordering in die gebruik van individuele ingenieursoplossings dui daarop dat 'n enkele verenigde strukturele model in die nabye toekoms sal verskyn. Terselfdertyd word verskeie soorte windturbines in die wêreld gebruik, wat elkeen sy eie sterk punte het.

Algemene beginsel van werking van windturbines

Soos die meeste moderne alternatiewe energiebronne, werk die windturbine as gevolg van die krag wat optree as gevolg van 'n natuurlike proses. Ons praat van windvloei as gevolg van ongelyke verhittingaarde se oppervlak deur die son. Byna alle windturbines werk volgens die volgende beginsel: lugvloei draai die wiel op 'n spesiale as met lemme, en dra sodoende wringkrag na die kragopwekker of batterypak oor. In toestande van stabiliteit en voldoende krag van lugbeweging, kan windpompe vir die opwekking van elektrisiteit 'n doeltreffendheid van 45-50% lewer. Dit is juis die wisselvalligheid van die wind en sy sterkte wat die wye verskeidenheid ontwerpe van windturbines bepaal, wat ook op grond van spesifieke klimaatstoestande van gebruik bereken word.

Wat is die belangrikste voordele van windturbines?

Evalueer die doeltreffendheid van windturbines kan beide in vergelyking met tradisionele energiebronne wees, en teen die agtergrond van kragopwekkers wat op hernubare gratis hulpbronne werk. Die mees uitgesproke voordele van sulke stelsels, wat hoop gee vir hul suksesvolle ontwikkeling in die toekoms, is die volgende faktore:

• Windenergie self is nie net hernubaar nie, maar ook beskikbaar vir akkumulasie en verwerking.
• Ekonomiese voordeel. Ondubbelsinnige assesserings met betrekking tot spesifieke ekonomiese aanwysers kan nog nie te wyte wees aan die verskeidenheid stelsels wat met verskillende werkverrigting werk nie. Maar ons kan praat oor die uitstaande resultate wat deur individuele projekte gedemonstreer word. Byvoorbeeld, hoeveel kos 'n kilowatt elektrisiteit van 'n groot aflandige windpomp? Ons kan praat oor die reeks van 2-12 roebels. vir 1 kWh.
• Ekovriendelik. Die werking van windturbines maak nie voorsiening vir skadelikelugbesoedelende vrystellings.
• Kompak. Die installering van 'n windturbine, selfs in 'n industriële formaat, kan nie met tradisionele kragstasies vergelyk word nie. Dit is grootliks te danke aan die outonomie en onafhanklikheid van sulke stelsels van hulpkommunikasie en hulpbronne.

Horizontal Axis Generators

Die ontwerpskema van sulke windpompe maak voorsiening vir die teenwoordigheid van 'n elektriese kragopwekker, ratkas, lemme en 'n toring met 'n raam. Die konfigurasie van die lemme is so geïmplementeer dat die lug in die tregter vloei, wat 'n wringmoment skep. 'N Belangrike voorwaarde vir die werking van sulke windpompe vir die opwekking van elektrisiteit is die vermoë om aan te pas by die eienskappe van die beweging van vloei (rigting en sterkte). Hiervoor word die strukture van meganismes voorsien om die lemme in verhouding tot die aarde se oppervlak te draai en kantel. In die mees gevorderde modelle word beheerders met outomatiese beheer ook gebruik. Wat die implementering van die windwiel betref, word die drie-lem-konfigurasie meer dikwels in horisontale skemas gebruik. Boonop, om die werkverrigting van kragopwekkers te verhoog, is ingenieurs geneig om die grootte van die funksionele ontvangerdeel te vergroot, wat byvoorbeeld die huidige tendens van oorgang van plastiek en ligte metale na duur saamgestelde elemente in die vervaardiging van strukture verduidelik.

Vertikale-as-opwekkers

Sulke kragopwekkers het 'n beduidende voordeel bo horisontale strukture,wat bestaan uit die afwesigheid van die behoefte aan bykomende maniere om die installasie te moniteer en te beheer. Dit wil sê, in die proses van werking pas 'n windpomp met 'n vertikale as op geen manier aan by die beweging van vloei nie. Hierdie kenmerk van interaksie met lugmassas verminder terselfdertyd die spanning in die windgeneratorlemme en verminder gyroskopiese ladings. Die ratkragopwekker, wat die enjin van die aanleg vorm, kan aan die basis van die struktuurtoring geleë wees sonder die risiko van skade of mislukking. Maar hoekom, met die beskryfde voordele, het vertikale installasies nie heeltemal horisontale windpompe vervang nie? Ongelukkig het hierdie modelle ook aansienlike nadele. Aangesien die windwiel nie deur windvloei gelei word nie en altyd in 'n nou reeks energie-opvanggebiede werk, word die werkverrigting van die kragopwekker logies verminder. Daarom, om voldoende krag van vertikale windpompe te handhaaf, word hul massagebruik wat groot gebiede dek, vereis, wat nie altyd moontlik is nie.

Ontwerpe gebaseer op die Darrieus-rotor

Windturbine-opwekkers met vertikale stuwer is gebaseer op die Savonius- of Darrieus-rotorontwerp. Maar hierdie groep het ook sy eie variasies en moderne modifikasies. Die mees belowende onlangse ontwikkeling is die Gorlov-helikoïedturbine, geskep in 2001. Dit is 'n soort voortsetting van die Darrieus-rotorkonsep, maar in 'n meer geoptimaliseerde vorm. Spiraal vertikale lemme laat energie opwek uit water en lugvloei met minimale aktiwiteit. Vandag hierdie kragopwekkersword beide in gespesialiseerde windplase en as deel van hidro-elektriese kragsentrales gebruik.

Windopwekkers met vloedversterkers

Ook, op een of ander manier, 'n voortsetting van die klassieke ontwerpe van windpompe, maar aangepas vir die huidige hoë-tegnologie bedryfstoestande. Modifikasies met vloeiversterkers word onderskei deur die teenwoordigheid van een of meer geute, wat ontwerp is om lugvloei te konsentreer. Aërodinamiese keëlvormige elemente in die vorm van dieselfde geute versamel vloei oor 'n groot area, oriënteer hulle na een rigtingpunt en verhoog daardeur die spoed van die lemstelsel. Die moeilikheid om windturbines met vloedversterkers te gebruik, is dat hulle die gebruik van 'n bykomende elementêre groep vereis. Boonop is dit moontlik om 'n beduidende verhoging in produktiwiteit in sulke stelsels te bereik slegs deur hulpenergiebronne te koppel, wat nie altyd ekonomies geregverdig is nie.

Ratlose windturbines

In ooreenstemming met die idee van strukturele optimalisering, het 'n variant van 'n windkragaanleg sonder 'n ratkas ook verskyn. In plaas daarvan word 'n ringvormige kanaal gebruik, voorsien van 'n interne metaalstaaf. Hierdie ring word om die rotorrand geïnstalleer. 'n Groep magnete is ook hier geleë, wat in wisselwerking met 'n metaalstaaf inwerk en sodoende bydra tot die opwekking van stroom. Die werkverrigting van windturbines sonder 'n ratkas met 'n rotordsnee van ongeveer 200 cm kan 1500 kWh bereikin jaar. Die belangrikste voordeel van hierdie ontwerp is die vermindering van energieverliese wat natuurlik voorkom in die werking van kragopwekkers wat van ratkaste voorsien is. Maar jy moet vir hierdie voordeel met spoedbeperkings betaal. Om die eenheid in 'n optimale werkvloei te laat gaan, word 'n vloeisnelheid van ten minste 2 m/s vereis.

Kenmerke van industriële windturbines

Industriële windpompe het twee fundamentele verskille – groot grootte en hoë kraglewering. Beide voordele en nadele van stasies van hierdie tipe kom uit hierdie kenmerke. Wat die struktuur betref, is dit genoeg om te sê dat die hoogte van moderne industriële windpompe 150-200 m kan bereik, en die lemspan kan meer as 100 m wees. Hoë krag vereis ook die kompleksiteit van die funksionele infrastruktuur. Dus, om die proses van energie-omskakeling te beheer, word windgeneratorbeheerders gebruik, wat verseker dat die huidige lading van die batterypak in ag geneem word. Daarbenewens sluit die elektriese vulsel van sulke installasies omsetters en kortsluitingbeskermingstelsels in.

Kenmerke van huishoudelike windturbines

Die eenvoudigste windpompe kan nie net by die huis gebruik word nie, maar ook met die hand saamgestel word. As 'n reël is dit klein installasies met 'n hoogte van nie meer as 10 m nie, wat in staat is om te werk teen 'n krag van 0,5-5 kW. As 'n passiewe energiebron vir huishoudelike toestelleof individuele groepe elektriese toestelle, regverdig hierdie opsie homself. Kompakte windturbines word egter vandag in groot getalle deur groot maatskappye gebruik om produksiefasiliteite aan te dryf. Op die basis van mini-windpompplase word voldoende produktiewe en betroubare stelsels gevorm wat met hoëkrag-enkelopwekkers kan meeding.

Kenmerke van aflandige windturbines

Die gewildheid van hierdie tipe windpompe is te danke aan verskeie voordele bo stasies wat op land geleë is. Dit gaan hoofsaaklik oor meer stabiele werksomstandighede, aangesien die windvloei nie weg van die kuslyn belemmer word nie. Terselfdertyd word die strukture van aflandige windturbines in twee groepe verdeel - ondersteunend en drywend. Die eerste is geïnstalleer in vlak water met 'n klassieke ondersteuning in die grond onder water. Drywende stasies het onderskeidelik hul eie drywende platform met fiksasie deur middel van ankers en ander mariene toestelle.

Kombinasie van windturbinestrukture met bourame

Daar is ook 'n baie belowende groep windpompe wat letterlik in die rompe van hoë geboue geïntegreer is. Hierdie oplossing het twee voordele - gunstige toestande vir die "ontvangs" van vloei en 'n vermindering in die pad van lewering van elektrisiteit, aangesien die finale bron van toevoer gewoonlik die verbruikers binne die gebou is. Op die oomblik word die integrasie van windturbines van hierdie tipe meer dikwels gedoen met behulp vanspesiale aërodinamiese silinders wat op die dakke van wolkekrabbers gemonteer is. Die konsep van mini-propellers word ook ontwikkel, wat in enige deel van 'n hoë konstruksieterrein geplaas kan word. Die toestelle word letterlik in die mure geïntegreer, waarna dit aan die algemene kragtoevoerstelsel gekoppel word, wat 'n klein maar stabiele hoeveelheid energie gee.

Gevolgtrekking

In onlangse jare het belangstelling in windturbines aansienlik toegeneem in Rusland. Groot stasies met 'n kapasiteit van tot 30-50 MW word periodiek in verskillende streke in werking gestel. Vir ons land is windpompe veral nuttig omdat dit ons in staat stel om energie te verskaf aan afgeleë streke waar daar tans geen moontlikheid is om ander maniere van energievoorsiening te organiseer nie. Die segment van klein windkragaanlegte ontwikkel ook aktief. In Rusland het individuele kragstelsels met 'n kapasiteit van 1-5 kW baie gewild geword. Terselfdertyd weier ontwikkelaars nie om die beginsels van werking van windpompe met binnebrandenjins te kombineer nie. Suksesse in hierdie rigting word veral deur wind-diesel-ontwerpe gedemonstreer. Dit is steeds moeilik om te sê hoeveel windenergie in die komende dekades in Rusland in aanvraag sal wees, aangesien die posisies van tradisionele energiebronne steeds sterk is. Maar die neigings in die oorgang na alternatiewe energie regoor die wêreld sal waarskynlik die Russiese industrie aanspoor om sulke gebiede aktief te verken.