Vertikala vindkraftverk

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Medan det finns många mer avancerade sätt att generera energi idag, användes vindkraftverk nästan överallt. De används förstås än idag, men antalet har minskat rejält. För att förstå hur de fungerar är det viktigt att veta att vind är en form av solenergi.

Allmän beskrivning

Vindturbiner arbetar med vindströmmar. Men varför är vinden kapabel att generera el? Detta fenomen uppstår på grund av det faktum att det finns en ojämn uppvärmning av jordens atmosfär, strukturen på planetens yta är oregelbunden, och även för att den roterar. Vindkraftverk, eller vindgeneratorer, kan omvandla vindens kinetiska energi till mekanisk energi, som senare kan användas för vissa andra uppgifter.

Hur exakt genererar dessa enheter el med normal vind? Faktum är att allt är ganska enkelt. Principen för driften av en sådan turbin är direkt motsatt till driften av en fläkt. Under inverkan av vindens kraft vrids vindkraftverkens blad, vilket i sin tur får axeln som är ansluten till generatorn för att producera elektricitet att rotera.

Turbintyper

Det finns flera typer av olika turbiner. Ingenjörer särskiljer två huvudkategorier som för närvarande används. Den första kategorin är horisontell-axiell och den andra kategorin är vertikal-axiell. Den första typen av vindkraftverk har den vanligaste designen, som inkluderar två eller tre blad. Enheter med tre blad arbetar enligt principen "mot vinden". Själva elementen är inställda så att de ser mot vinden.

En av de största turbinerna i världen är GE Wind Energy. Effekten av denna enhet är 3,6 megawatt. Det är värt att notera här att ju större turbinen är, desto effektivare är den. Dessutom förbättras förhållandet mellan nytta och pris med storleken på aggregatet.

Turbinsummor

Den första indikatorn med vilken en enhet väljs är ström. Om vi tar "service" turbiner, kan deras effekt börja från 100 kW och nå flera MW. Det är också viktigt att notera att både vertikala och horisontella vindkraftverk kan grupperas tillsammans. Sådana grupper kallas oftast för vindkraftsparker. Syftet med sådana sajter är grossistförsörjning av el till det önskade objektet.

Om vi talar om små enstaka turbiner, vars effekt är mindre än 100 kW, används de oftast för att leverera el till privata hus, telekommunikationsantenner eller för att leverera energi till vattenöverföringspumpar. Det bör noteras att små turbiner också kan användas i kombination med dieselmotorer.generatorer, batterier eller solpaneler. Ett sådant system kallas hybridsystem. De används på platser där det inte finns någon annan möjlighet att ansluta till elnätet.

Fördelar med vertikala turbiner

För närvarande används den vertikala typen av enheter mycket oftare. Detta motiveras av att den vertikala typen har ett antal fördelar framför de horisontella.

På torn av vertikal typ kommer lasten att verka jämnare, vilket gör det lättare att skapa en större struktur vad gäller dess dimensioner. Dessutom, för att installera rotorn på denna typ av turbin, finns det inget behov av ytterligare utrustning. En viktig fördel som ökar arbetseffektiviteten är att bladen på vertikala turbiner kan göras vridna - i form av en spiral. Detta är mycket viktigt, för i det här fallet kommer vindenergin att påverka dem både vid ingången och vid utgången, vilket naturligtvis ökar effektiviteten i installationen.

En av de viktigaste fördelarna med vertikala turbiner är att när de är installerade är det ingen idé att anpassa axeln efter vindflödet. Den här typen av enhet fungerar med en ström av vind som blåser från båda sidor.

Bolotov-vindkraftverk

Denna enhet sticker ut från andra enheter. För normal drift av turbinen finns det inget behov av att anpassa den till olika väderförhållanden. Vindkraftselementet i denna design kan uppfatta vinden från vilken sida som helst, utan någoninställningsoperationer. Den här typen av stationer kräver dessutom inte att tornet vänder när vindriktningen ändras. En annan fördel med vertikala vindturbiner (VAWT - vindkraftverk med vertikal generatoraxel) är att de har en speciell design som gör att du kan arbeta med vindströmmar av vilken kraft som helst. Drift även under stormar är möjlig. Det är möjligt att välja antal installationsmoduler. Turbinens uteffekt beror på deras antal. Det vill säga genom att ändra antalet moduler kan du ändra enhetens kraft, vilket är väldigt bekvämt. En annan fördel är att vindkraftselementet är monterat på ett sådant sätt att det tillåter högeffektiv omvandling av kinetisk energi till mekanisk energi.

Dimensioner av Biryukov- och Blinov-vindkraftverken

Denna enhet har en tvåvåningsrotor med en diameter på 0,75 m. Höjden på detta element är 2 m. Under inverkan av en frisk vind kunde en sådan rotor helt snurra rotorn på en asynkron axel med en effekt på upp till 1,2 kW. Turbinen klarade vindkrafter upp till 30 m/s utan fel.

Värt att prata om varför vindturbinen anses vara en prestation av två forskare. Grejen är att på 60-talet. i Sovjetunionen patenterade vetenskapsmannen Biryukov en karusellvindgenerator med KIEV 46 %. Men lite senare kunde ingenjör Blinov använda samma design, men med en indikator på 58 % KIEV.

Turbinerhyperboloid typ

Vindkraftverken av hyperboloidtyp baserades på idéerna från en ingenjör som Shukhov Vladimir Grigoryevich.

Funktionerna hos denna typ av turbin inkluderar det faktum att den har ett större arbetsområde för vindflödet. Om vi jämför denna indikator med andra kategorier av enheter, visar hyperboloidtypen resultat 7-8% bättre, om vi räknar från det svepande området. Denna indikator är giltig för de typer där vindflödets arbetsområde är vaned. Om vi jämför den här typen till exempel med Darrieus- och Savonius-turbiner, så blir skillnaden 40-45%.

De speciella egenskaperna hos denna kategori av enheter inkluderar också det faktum att de kan arbeta med uppåtgående luftflöden. Det är mycket produktivt om du installerar generatorn nära en sjö, träsk, sluttning, etc.

Fördelarna med sådana turbiner inkluderar det faktum att kontaktlinjen för det aktiva luftlagret, som tvättar hyperboloiden, kommer att vara 1,6 gånger längre än för en liknande cylinder som roterar som en roterande vindgenerator. Naturligtvis därav slutsatsen att effektiviteten kommer att bli lika mycket högre.

Flaws

Trots de många fördelarna och egenskaperna hos dessa turbiner har de också några nackdelar.

De negativa faktorerna inkluderar det faktum att när generatorbladen roterar mot vindströmmar, kommer denna typ av generator att ådra sig betydande förluster, vilket i sin tur kommer att leda till en minskning av arbetseffektiviteten med ungefär hälften. Minskningen av denna indikator är mycket märkbar om vi jämför vertikala turbiner med horisontella, som inte har sådana förluster.

En annan nackdel är att det vertikala vindkraftverket måste vara väldigt långt. Om du placerar den nära marken, där vindhastigheten är mycket lägre än på hög höjd, så kan det bli problem med att starta rotorn, som behöver en knuff för att börja fungera. Av sig själv startar den inte alls. Du kan naturligtvis installera speciella torn för att höja bladen högre, men den nedre delen av rotorn kommer fortfarande att vara för låg.

Andra nackdelar inkluderar det faktum att det på vintern bildas istappar på vindkraftverkens blad. Det är också värt att notera den stora mängden buller som turbiner avger under drift. Vissa av installationerna kan till och med producera skadligt infraljud under sin drift. Det orsakar vibrationer, vilket kan få glas, fönster, tallrikar att skramla.

Roligt faktum: RimWorlds vindkraftverk användes som en kraftkälla.