2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22
Mens der er mange mere avancerede måder at generere energi på i dag, plejede vindmøller at blive brugt næsten over alt. De bruges selvfølgelig stadig i dag, men antallet er faldet markant. For at forstå, hvordan de fungerer, er det vigtigt at vide, at vind er en form for solenergi.
Generel beskrivelse
Vindmøller arbejder ved hjælp af vindstrømme. Men hvorfor er vinden i stand til at generere elektricitet? Dette fænomen opstår på grund af det faktum, at der er en ujævn opvarmning af jordens atmosfære, strukturen af planetens overflade er uregelmæssig, og også fordi den roterer. Vindmøller eller vindgeneratorer er i stand til at omdanne vindens kinetiske energi til mekanisk energi, som senere kan bruges til nogle andre opgaver.
Hvordan genererer disse enheder elektricitet ved hjælp af normal vind? Faktisk er alt ret simpelt. Princippet om drift af en sådan turbine er direkte modsat driften af en ventilator. Under påvirkning af vindens kraft drejer vindmøllens vinger, hvilket igen får akslen forbundet til generatoren til at producere elektricitet til at rotere.
Turbinetyper
Der er flere typer af forskellige turbiner. Ingeniører skelner mellem to hovedkategorier, der i øjeblikket er i brug. Den første kategori er vandret-aksial og den anden kategori er vertikal-aksial. Den første type vindmølle har det mest almindelige design, som omfatter to eller tre vinger. Enheder med tre blade arbejder efter princippet om "mod vinden". Selve elementerne er indstillet, så de ser mod vinden.
En af de største møller i verden er GE Wind Energy. Effekten af denne enhed er 3,6 megawatt. Det er her værd at bemærke, at jo større møllen er, jo mere effektiv er den. Derudover forbedres fordel-til-pris-forholdet også med størrelsen af aggregatet.
Turbinetotal
Den første indikator, som en enhed vælges med, er strøm. Hvis vi tager "service" turbiner, så kan deres effekt starte fra 100 kW og nå flere MW. Det er også vigtigt at bemærke, at både vertikale og horisontale vindmøller kan grupperes sammen. Sådanne grupper omtales oftest som vindmølleparker. Formålet med sådanne websteder er engrosforsyning af elektricitet til det ønskede objekt.
Hvis vi taler om små enkeltturbiner, hvis effekt er mindre end 100 kW, bruges de oftest til at levere elektricitet til private huse, telekommunikationsantenner eller til at levere energi til vandoverførselspumper. Det skal bemærkes, at små turbiner også kan bruges i kombination med dieselmotorer.generatorer, batterier eller solpaneler. Sådan et system kaldes et hybridsystem. De bruges på steder, hvor der ikke er anden mulighed for at forbinde til det elektriske netværk.
Fordele ved vertikale turbiner
I øjeblikket bruges den lodrette type enheder meget oftere. Dette begrundes med, at den lodrette type har en række fordele frem for de vandrette.
På tårne af lodret type vil belastningen virke mere jævnt, hvilket gør det lettere at skabe en større struktur i forhold til dens dimensioner. For at installere rotoren på denne type turbine er der desuden ikke behov for yderligere udstyr. En vigtig fordel, der øger arbejdseffektiviteten, er, at vingerne på vertikale turbiner kan laves snoede - i form af en spiral. Dette er meget vigtigt, for i dette tilfælde vil vindenergi påvirke dem både ved indgangen og ved udgangen, hvilket naturligvis øger effektiviteten af installationen.
En af de vigtigste fordele ved vertikale møller er, at når de er installeret, nytter det ikke noget at tilpasse aksen til vindstrømmen. Denne type enhed fungerer med en vindstrøm, der blæser fra begge sider.
Bolotov-vindmølle
Denne enhed skiller sig ud fra andre enheder. For normal drift af turbinen er det ikke nødvendigt at tilpasse den til forskellige vejrforhold. Vindkraftelementet i dette design er i stand til at opfatte vinden fra enhver side, uden nogenindstillingshandlinger. Desuden kræver denne type stationer ikke, at tårnet drejer, når vindretningen ændrer sig. En anden fordel ved lodrette vindmøller (VAWT - vindkraftværk med en lodret generatoraksel) er, at de har et specielt design, der giver dig mulighed for at arbejde med vindstrømme af enhver kraft. Drift selv under storme er mulig. Det er muligt at vælge antallet af installationsmoduler. Udgangseffekten af turbinen vil afhænge af deres antal. Det vil sige, ved at ændre antallet af moduler, kan du ændre enhedens effekt, hvilket er meget praktisk. En anden fordel er, at vindkraftelementet er samlet på en sådan måde, at det tillader højeffektiv konvertering af kinetisk energi til mekanisk energi.
Dimensioner af Biryukov- og Blinov-vindmøllen
Denne enhed har en to-etagers rotor med en diameter på 0,75 m. Højden af dette element er 2 m. Under påvirkning af en frisk vind var en sådan rotor i stand til fuldstændig at dreje rotoren på en asynkron aksel med en effekt på op til 1,2 kW. Turbinen kunne modstå vindstyrker op til 30 m/s uden fejl.
Værd at tale om, hvorfor vindmøllen betragtes som en bedrift af to forskere. Sagen er, at i 60'erne. i USSR patenterede videnskabsmanden Biryukov en karruselvindgenerator med KIEV 46%. Men lidt senere kunne ingeniør Blinov bruge det samme design, men med en indikator på 58 % KIEV.
Turbinerhyperboloid type
Hyperboloid-typen vindmøller var baseret på ideerne fra en ingeniør som Shukhov Vladimir Grigoryevich.
Egenskaberne ved denne type mølle inkluderer det faktum, at den har et større arbejdsområde for vindstrømmen. Hvis vi sammenligner denne indikator med andre kategorier af enheder, viser hyperboloidtypen resultater 7-8% bedre, hvis vi tæller fra det fejede område. Denne indikator er gyldig for de typer, hvor arbejdsområdet for vindstrømmen er vaned. Hvis vi sammenligner denne type f.eks. med Darrieus- og Savonius-møller, så vil forskellen være 40-45%.
De særlige egenskaber ved denne kategori af enheder omfatter også, at de er i stand til at arbejde med opadgående luftstrømme. Det er meget produktivt, hvis du installerer generatoren i nærheden af en sø, sump, bjergskråning osv.
Fordelene ved sådanne turbiner inkluderer det faktum, at kontaktlinjen for det aktive luftlag, som vasker hyperboloiden, vil være 1,6 gange længere end for en tilsvarende cylinder, der roterer som en roterende vindgenerator. Naturligvis derfor konklusionen om, at effektiviteten vil være større med det samme beløb.
Flaws
På trods af de mange fordele og egenskaber ved disse møller, har de også nogle ulemper.
De negative faktorer inkluderer det faktum, at når generatorbladene roterer mod vindstrømme, vil denne type generator pådrage sig betydelige tab, hvilket igen vil føre til et fald i arbejdseffektiviteten med omkring det halve. Faldet i denne indikator er meget mærkbart, hvis vi sammenligner vertikale turbiner med vandrette, som ikke har sådanne tab.
En anden ulempe er, at den lodrette vindmølle skal være meget lang. Hvis du placerer den tæt på jorden, hvor vindhastigheden er meget lavere end i stor højde, så kan der være problemer med at starte rotoren, som skal have et skub for at komme i gang. I sig selv starter den slet ikke. Du kan selvfølgelig installere specielle tårne for at hæve knivene højere, men den nederste del af rotoren vil stadig være for lav.
Andre ulemper omfatter det faktum, at der om vinteren vil danne istapper på vindmøllevingerne. Det er også værd at bemærke den store mængde støj, som turbiner udsender under drift. Nogle af installationerne er endda i stand til at producere skadelig infralyd under deres drift. Det forårsager vibrationer, som kan få glas, vinduer, tallerkener til at rasle.
Sjovt faktum: RimWorlds vindmøller blev brugt som strømkilde.
