Yüksek güçlü endüstriyel rüzgar jeneratörlerinin tasarımı: rüzgar türbini boyutları, karşılaştırmalı özellikler ve endüstriyel uygulamalar. Rüzgar jeneratörü nedir Ne tür rüzgar jeneratörleri vardır?

Yirminci yüzyılın yirmili yıllarında, yalnızca Sovyetler Ülkesindeki tüm ülkeyi elektriklendirmeyi hayal ediyorlardı. Rüya genel olarak gerçekleşti. Bununla birlikte, Sovyet sonrası alanda ve dünya genelinde elektrik hatlarıyla çevrili olmayan yerler de var. Bu nedenle çiftçiler, taygadaki işçiler ve kutup kaşifleri alternatif enerji kaynakları aramaya zorlanıyor. Makalede bunlardan biri olan rüzgar jeneratörleri ele alınacak.

Rüzgar jeneratörüne mi ihtiyacınız var?

Peki rüzgar jeneratörü veya genel tabirle rüzgar türbini nedir? Kime ve neden faydalı olabilir?

Sen bile araştırma yapma Antarktika'nın buzunda kalmamalı ve çiftlikte inek yetiştirmemeli, taygadaki ormanları kesmemeli ve daha önce hiçbir insanın gitmediği yerlerde çeşitli yataklar geliştirmemeli, cevap vermek için acele etmeyin"Rüzgar jeneratörüne ihtiyacınız var mı?" sorusuna olumsuz yanıt verdi. Öncelikle ne olduğunu ve yeteneklerinin neler olduğunu öğrenelim.

Yukarıda belirtildiği gibi, bir yel değirmeni alternatif kaynak enerji. Daha spesifik olarak rüzgar enerjisini elektriğe dönüştüren bir cihazdır.

Böyle bir cihaz aşırı koşullarda değil, günlük yaşamda faydalı olabilir mi? Tabii ki yapabilir. Yazlık evlerde, elektriğin olmadığı yerde, Var olduğu ancak üretildiği yerleşim yerlerinde büyük kesintilerle ve sık sık kapanıyorsa, bir yel değirmeni şüphesiz işe yarayacaktır.

Son zamanlarda, kır evlerini donatma eğilimi var özerk kaynak enerji. Bu durumda rüzgar jeneratörü çevre dostu olduğundan en popüler seçeneklerden biridir. hammadde gerektirmez ve atık oluşturmaz.

Rüzgar jeneratörü nasıl çalışır?

Bu soruyu cevaplamak için önce yapısını düşünün.

Herhangi bir rüzgar türbininin aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir:

Şema cihazın çalışması En basitleştirilmiş haliyle şu şekilde temsil edilebilir: Rüzgar kanatları döndürür ve bu da sırasıyla rotor hareket eder. Daha sonra mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüşümü gerçekleşir.

Dönen jeneratör rotoru üretir üç fazlı alternatif akım, elektrikli cihazların çalışamadığı bu nedenle dönüştürülmesi gerekiyor.

Bu amaçla rüzgar türbini tasarımında denetleyici sağlanmıştır. Jeneratörden gelen akımı doğru akıma dönüştürecektir. Piller ikincisinden şarj edilir. Onlardan geçerken akım invertöre akar, elektrikli cihazlarımızın çalışması için kabul edilebilir özellikler kazandığında. Sabitten tekrar değişken hale gelir, ancak zaten bize tanıdık gelen göstergelerle: tek fazlı, voltajlı 220 V'ta ve 50 Hz frekansı.

Tüm rüzgar türbinleri aynı mıdır?

Tüm yel değirmenlerinin çalışma prensibi yaklaşık olarak aynı olmasına rağmen, birçok sınıflandırma bu enerji kaynakları. Ev aletlerini düşünürsek, kullanılan malzemeler büyük önem taşıyor. bıçakların üretimi için, sayıları, dönme ekseninin yönü dünyanın yüzeyine, vidanın adım özelliğinin yanı sıra. Her türü kısaca ele alalım.

Günümüzde mevcut rüzgar türbinlerinin çoğu (rüzgar enerjisi tesisleri) tek, iki, üç veya çok kanatlı olarak sınıflandırılabilir. Küçük parça en modern hiç bıçak cihazı içermiyor ve içlerindeki rüzgar görünüşte "yelken" denilen şey tarafından yakalanıyor bir tabağa benziyor. Arkasında hidrolik sistemi çalıştıran ve daha sonra elektrik akımı üreten pistonlar bulunur. Bu tür kurulumların verimliliği daha yüksektir herkesten daha. Kanat sistemlerindeki eğilim, ne kadar az kanat varsa jeneratörün o kadar fazla güç üretmesidir.

Rüzgar jeneratörü türleri

Rüzgar jeneratörleri, yukarıda belirtildiği gibi, değişebilir sadece bıçak sayısına göre değil aynı zamanda onları yapmak için kullanılan malzemelere göre de değişir. Kanat sistemi sert, metal veya fiberglass malzemeden olabileceği gibi yelken bazlı da olabilir. daha ucuz, ancak daha az pratiktir.

Rüzgar türbinlerini pervanenin eğim karakteristiğine göre karşılaştırırsak, o zaman daha güvenilir cihazlar mı adım sabittir. Dönme hızını değiştirebilen değişken adımlı yel değirmenleri vardır, ancak bunların hantal tasarımları ek harcamalar böyle bir sistemin kurulumu ve bakımı için.

Rüzgar türbinlerinin tasarımları, bakış açısından bakıldığında çok çeşitlidir. eksen yönleri yere göre rotasyon.

Bıçakları dönen cihazlar dikey eksene göre, sırayla birkaç türe ayrılabilir.

1. Savonius rüzgar jeneratörleri, dikey bir eksene monte edilmiş birkaç yarım içi boş silindirden oluşur. Başlıca avantajları rüzgar hızı ve yönünden bağımsız olarak dönebilme yeteneğidir. Önemli bir dezavantaj, rüzgar enerjisinin yalnızca üçte birini kullanma yeteneğidir.
2. Darrieus rotoru, düz plakalar olan iki veya daha fazla kanattan oluşan bir sistemdir. Böyle bir cihazın yapımı zor değil ama onun yardımıyla çok fazla enerji elde etmek mümkün olmayacak. Ayrıca böyle bir rotoru çalıştırmak için ek bir mekanizmaya ihtiyaç vardır.
3. Helisel rotor, özel olarak bükülmüş kanatlar sayesinde düzgün dönüşe sahiptir. Cihaz dayanıklıdır, ancak tasarımının karmaşıklığı nedeniyle pahalıdır.
4. Dikey dönme eksenine sahip çok kanatlı rüzgar jeneratörleri kendi gruplarının en verimli seçeneğidir.

Yatay dönme eksenine sahip yel değirmenlerinin de avantaj ve dezavantajları vardır. Onların ana avantajı yüksek verim. Bu tür yapıların dezavantajları arasında, bir rüzgar gülü kullanarak rüzgarın yönünü yakalama ihtiyacına dikkat etmek önemlidir. verimlilikte değişiklik rüzgar yönüne bağlı olarak. Bu bakımdan açık alanlarda yatay kurulumlar en uygunudur. Aynı yerde bıçaklar gizlenecek binaların, ağaçların veya örneğin tepelerin rüzgarından farklı tasarımda bir rüzgar türbini kurmak daha iyidir.

Ayrıca, böyle bir rüzgar jeneratörü pahalıdır, ve çevredeki görünümü komşularınızı kesinlikle pek memnun etmeyecektir. Bıçakları uçan bir kuşu kolaylıkla yere serebilir ve çok fazla ses çıkarabilir.

Başka hangi rüzgar santralleri var? Tabii ki bizimki yerli ve ithal. En yeniler arasında Avrupalılar öndeÇin ve Kuzey Amerika birimleri. Aynı zamanda piyasada yerli rüzgar jeneratörlerinin varlığı sevinmekten başka bir şey yapamaz.

Bu tür cihazların fiyatı öncelikle belirlenir. onların gücü ve örneğin güneş panelleri gibi ek elemanların varlığı çok geniş sınırlar içinde değişir - birkaç on ila birkaç yüz bin ruble arasında.

Rüzgar jeneratörünü kendimiz tasarlıyoruz

Elbette bu fiyat rüzgar jeneratörlerinin herkes için uygun fiyatlı olmamasına neden oluyor. Bir yel değirmeninin size göre olduğuna karar verirseniz basitçe gerekli Ancak satın alma fırsatınız yok veya kurulumuna para harcamak istemiyorsanız, böyle bir enerji kaynağını kendiniz yapmayı deneyebilirsiniz. Bunun için ihtiyacınız olacak cihaz diyagramı,çizim ve elbette bir dizi gerekli parça.

İşin tüm diyagramlar, çizimler ve adım adım talimatlar(bazen bir fotoğrafla bile) herhangi bir arama motoru size verecektir. Ancak karşılaştığınız ilk talimat üzerinde çalışmaya başlamak için acele etmeyin. İlk önce daha iyi detaylı çalışmaÇeşitli yapıların çalışma prensibi ve montaj süreci, güç, parça bulunabilirliği ve üretim zorlukları, ve ancak o zaman çalışmaya başlayın.

Yani her ev yapımı yel değirmeninde şunlar bulunmalıdır:

• bıçaklar;
• jeneratör;
• direk;
• yanı sıra elektrik akımını dönüştüren bir kurulum.

Bu parçaların her biri bağımsız olarak yapılabilir veya mevcut olanın yeniden yapımı.Örneğin PVC veya alüminyumdan yapılmış borular kanat yapımına uygundur. Bunları ahşap veya fiberglastan yapma planları da var. Bu bıçak üretim yöntemlerinin tümü aşağıdakiler için uygundur: yatay rüzgar türbinleri, uzmanlar tarafından ev yapımı bir ev veya kır yel değirmeni için önerilenler. Dikey cihazın bıçakları yapması kolay plastik veya metal bir varilden.

Jeneratör yapmanın da birçok yolu vardır. En yaygın olanlardan biri kendi kendine monte edilmiş neodim mıknatıslara dayalı disk üreteci. Dezavantajı mıknatısların yüksek fiyatı ve çok sayıda olmasıdır, ancak avantajı montaj kolaylığı.

Diğer yol - bitmiş bir jeneratörü yeniden yap asenkron elektrik motoru. Bu durumda rotoru yeniden keskinleştirmek ve stator bobinlerini geri sarmak yeterlidir. İkincisi sürecin en zor kısmıdır. Ancak o da oldukça mümkün evde.

Hazır araba veya bisiklet jeneratörleri de uygundur.

Direk görevi görecek Çelik boru en az beş buçuk metre uzunluğunda.

Parçaları tek bir yapıda birleştirme şemaya göre gerçekleştirilir arama motorlarını kullanarak bulmak zor değil. Önemli olan onu anlayabilmektir.

Elbette bir rüzgar jeneratörünü kendi ellerinizle monte etmek zor bir görevdir. Herkes bunu yapamaz. Bazıları için onu satın almak, neodim mıknatısların yapıştırılması veya stator bobinlerinin geri sarılması sürecini anlamaktan çok daha kolaydır.

Doğru seçim nasıl yapılır?

Peki rüzgar türbini seçerken nelere dikkat etmelisiniz?

Sanmayın ki en çok pahalı ve ithal bir rüzgar jeneratörü en iyisi olacaktır. Öncelikle fiyattan değil ihtiyaçlarınız üzerinden ilerlemeniz gerekiyor. Satın almadan önce ne kadar elektrik alacağınızı hesaplayın harcamayı planlıyorsun.

Üretebilecek modeli seçmeniz gerektiği açıktır. ihtiyacınız olan miktar enerji. Ancak dikkatli olun. Her rüzgar jeneratörü, belirli hız rüzgâr. Bu, üretici tarafından beyan edilen gücü, talimatlarda belirtilen hızda sunabileceği anlamına gelir.

Rüzgar türbini maksimum gücünü belirli bir hızda geliştirirse rüzgar 10 -12 m/s, ve bölgenizde ortalama aşmıyor 4−5 m/sn, o zaman cihazın belirtilen miktarda elektrik üretmesini beklememelisiniz. Alamadığınız bir şey için fazladan para ödemek zorunda kalacaksınız.

Rüzgar jeneratörünün gücü doğrudan bağlıdır tekerlek çapından, bıçaklardan oluşur. %20 hatayla şu formül kullanılarak hesaplanabilir: çapın karesi ile küpün çarpımı ortalama rüzgar hızı ve elde edilen değeri 7000'e bölün. Yani tekerlek çapı iki metre ve bölgenizdeki ortalama rüzgar hızı ile 3 m/sn hakkında bilgi sahibi olacaksın 0,015 kW elektrik.Çap iki katına çıkarsa aynı rüzgar hızındaki rüzgar jeneratörü 4 kat daha fazla elektrik üretecektir - 0,6 kW. Böylece diğer tüm özellikler aynı olmakla birlikte, daha büyük kanatlı bir yel değirmeni daha verimli olur.

Rüzgar jeneratörü seçerken dikkat etmek de aynı derecede önemlidir. pil kapasitesi hakkında. Kıyı bölgesinde yaşamıyorsanız, bölgenizde sakinlik nadir değildir. Bu durumda sistem pil gücüyle çalışacaktır. Ve boşalma eğilimindedir. Bu nedenle, buna ek olarak bulunması arzu edilir. yedekleme kaynağı enerji.

Bu amaçla kurulumu hemen satın alabilirsiniz. güneş panelleri ile, veya yel değirmenini ağa bağlayın. Bu durumda sadece gerekli olması halinde elektrik eksikliğini telafi edecektir.

Ortalama bir ailenin ne kadar enerjiye ihtiyacı vardır?

1. Bir şehir dairesinde 0,5 kW yeterli olacaktır. Daha açık hale getirmek gerekirse, bu durumda sayaç 360 kWh'yi gösterecektir.
2. 5 kW'lık bir rüzgar türbini, rüzgar hızı düşük olsa bile bu miktardaki enerjiyi sağlayabilir.
3. Dairede herhangi bir ısıtma cihazı sürekli çalışıyorsa, aynı rüzgar jeneratörü yalnızca kıyı şeridi yakınında mümkün olan rüzgar hızında çalışmasını sağlayabilir.

Rüzgar jeneratörünü kurmak için hangi yeri seçmeliyim?

Tabi ki yerlere yel değirmeni kurmanız gerekiyor mümkün olduğu kadar açık rüzgar için. Bu amaçlar için en uygun olanı tepeler, kıyı bölgeleri, bozkırlar ve binalardan uzaktaki açık alanlardır. Rüzgar enerjisi santralini rüzgar enerjisi santralinin olduğu bir yere yerleştirmemelisiniz. alçak ağaçlar. Yel değirmenini uzun süre kullanacaksınız, bu süre zarfında ağaçların büyümesi ve parazit yaratması için zaman olacak.

Böyle bir cihazın kurulacağı yerin seçiminde önemli bir faktör komşuların varlığı yakın. Gerçek şu ki rüzgar jeneratörleri hiçbir şekilde sessiz cihazlar değildir. Ayrıca yukarıda da belirtildiği gibi bıçakları hakkında bazen kuşlar çarpıyor. Her komşu bu tür rahatsızlıklara katlanmaya hazır değildir. Bu bakımdan rüzgar türbinlerinin belli bir mesafeye kurulması daha iyidir. en az 250 metre en yakın konut binalarından.

Genel olarak rüzgar türbini en çevre dostu kaynakörneğin bir dizel istasyonundan farklı olarak enerji. Ayrıca çevreye atık yaymayan güneş panelleri ile karşılaştırıldığında daha fazladır. ekonomik. Ayrıca rüzgar hem gündüz hem de gece esiyor.

Ancak rüzgar jeneratörünün fiyatı hala yüksek olduğundan kurulumu amaca uygun olmalıdır. Böyle bir üniteyi yalnızca çevresel nedenlerden dolayı veya umutla satın alırsanız çılgınca para biriktir Bu cihaz size hayal kırıklığından başka bir şey getirmeyecek. Ancak aşağıdaki durumlarda rüzgar jeneratörü sizin için en iyi çözüm olacaktır:

• Yel değirmeni kurmayı planladığınız bölgede rüzgar yılın birçok günü en az 4 m/s hızla esiyor;
• eviniz elektrik şebekesine bağlı değil veya enerji maliyetleriniz çok yüksek;
• sitenizde bu kadar hantal bir cihazı kurmak için yeterli alan var;
• komşularla bir rüzgar jeneratörü kurulması konusunda anlaşmaya varıldı;
• Rüzgar enerjisi cihazı satın almak ve bakımını yapmak için yeterli paranız var.

Elektriği normal bir ağdan kullanmak, otonom bir kaynak satın almak veya kendiniz yapmaya çalışmak - seçim sizin. Rüzgar jeneratörü lehine bir seçim yaparsanız, bu kararın mutlaka dikkate alınması gerektiğini unutmayın. zorunluluktan dolayı dikte edildi ve sadece bir moda trendi değil. Ancak her şeyi en küçük ayrıntısına kadar dikkatlice düşündükten, tüm artıları ve eksileri tarttıktan sonra satın alabilirsiniz. en karlı kaynak alternatif enerji.

Batı ülkelerinde, ABD'de, Çin'de başarıyla kullanılmaktadır. Bu tür cihazları kullanmak için oldukça güçlü ve sabit bir rüzgar gereklidir ve bu, tüm bölgelerde tipik değildir.

Güçlü endüstriyel rüzgar jeneratörleri nasıl çalışır?

Şu anda mevcut güçlü rüzgar jeneratörleri Neredeyse aynı tasarıma sahipler. Temel, pervaneli yatay bir rotordur. Kanatların büyük boyutu rüzgar akışına karşı yüksek bir direnç alanı oluşturur, bu nedenle genellikle üç tane kurulur. Bu tür tesislerin kütlesi çok büyüktür - en büyük tesislerden biri olan Enercon E-126, 6000 ton ağırlığındadır.Bu parametrelerle oldukça kuvvetli ve eşit bir rüzgar gereklidir.

Dönmeyi başlatmak için özel elektrik motorları kullanılır. Çoğu modelde bir yönlendirme cihazı yoktur; hakim akış yönünde kurulumla yetinirler. Yaygın kullanım yerleri bozkır veya çöl bölgeleri, sürekli ve eşit rüzgar alan kıyı veya raf alanlarıdır.

Güçlü bir rüzgar jeneratörünün tasarımı aşağıdaki unsurlardan oluşur:

• destek kulesi. Daha küçük numuneler için bu direktir. Kule, daha fazla stabiliteye ve yüklerin eşit dağılımına katkıda bulunan konik bir şekle sahiptir. Betonun uygun kalıba sıralı olarak dökülmesiyle yerinde üretilir. Tabanda, temelin temeli olan, hareketsizlik ve stabilite sağlayan güçlü bir beton platform bulunmaktadır.
• gondol. Bu, içinde jeneratör bölmesinin ve dönüş iletim cihazlarının bulunduğu bir odadır. Yapısal olarak motor bölmesinin devamı olan ve onunla birlikte aerodinamik bir şekil oluşturan bir rotor da eklenmiştir. Rotorun dış kısmı bir göbek ve kanatlardan oluşur. Göbek, jeneratör miline monte edilen ve kanatları takmak için kullanılan merkezi bir kaportadır. Gondol, asenkron bir elektrik motoru ve kulenin tüm tepesini çevreleyen bir dişli takımı kullanan, rüzgarda kurulum için kulenin etrafında dönme yeteneğine sahiptir. Tüm modellerin dönme özelliği yoktur; iki zıt yöndeki akışlarda çalışan açık deniz rüzgar türbinleri için bu işlev isteğe bağlıdır.
• Türbin jeneratörü halka tipi bir cihazdır. Türbin rotoru yapısal olarak jeneratör rotoru ile birleştirilmiştir, bu da kayıpları azaltır ve malzeme tüketimini azaltır. Bu tür yapılar için, tek katı elemanların kullanılması yerine, rotasyon iletim ünitelerinin mümkün olduğunca ortadan kaldırılması temel olarak önemlidir.

Bıçaklar çelik katkılı özel kompozit elyaftan yapılmıştır. Boyutlarına bağlı olarak tamamen yapılır veya ayrı parçalardan birleştirilirler. Kanatların tasarımı, profili veya dönme açısını değiştirme yeteneği sağlayarak aerodinamiği rüzgar akış rejimine göre ayarlamanıza olanak tanır.

Yel değirmeninin büyüklüğüne, üreticisine ve amacına bağlı olarak tasarımda, eklemelerde veya bu modele özgü diğer özelliklerde değişiklikler olabilir.

Rüzgar türbini boyutları

Yüksek güçlü endüstriyel rüzgar jeneratörleri etkileyici boyutları var. Böylece, daha önce bahsedilen Enercon E-126, 128 m kanat açıklığıyla toplam 198 m yüksekliğe sahiptir, bu tür kanatların süpürdüğü alan 12668 m2'dir.

Diğer rüzgar türbinleri ürettikleri güce uygun boyuttadır. Daha büyük ve daha küçük modeller var ama hepsi büyük ve ağır. Aynı zamanda yeryüzünün yüzeyi sadece direğin tabanı tarafından işgal edilmektedir, geri kalan alanın tamamı tarıma uygundur.

dikkat çekicidir ki güçlü yel değirmenleri tek başına kârsızdır. Çoğunlukla oldukça geniş alanları kaplayan büyük rüzgar santrallerinin bir parçası olarak kullanılırlar. Kompleksler, tek bir sistemde birleştirilen ve birkaç mW'lık toplam güç sağlayan düzinelerce ve hatta yüzlerce bireysel kurulumu içerir. Eşit yük ve istikrarlı ekipman performansı sağlayabilecek optimum rüzgar koşullarına sahip yerlerde oluşturulurlar.

Büyük boyutlar yüksek ekipman fiyatları anlamına gelir. Böylece Enercon E-126 türbininin maliyeti 11 milyon euro oluyor. Bir rüzgar santralinin tamamının maliyetini, işletme maliyetlerini ve bu devlerin teslimat ve kurulum maliyetlerini kabaca hesaplayabilirsiniz. Buna göre enerji maliyeti oldukça yüksek ve hizmet ömrü nispeten düşük - yaklaşık 20 yıl.

Güçlü rüzgar jeneratörleri: karşılaştırmalı özellikler

Güçlü yel değirmenlerinin parametreleri doğrudan güçlerine bağlıdır. Tüm modeller için tasarım türü hemen hemen aynıdır, çünkü yüksek güçlü kurulumlar için en uygun olan kanatların aerodinamiğinin tam olarak bu konfigürasyona uygun olması gerekir. Bu nedenle yalnızca belirli bir cihazın pervanesinin oranlarını karşılaştırabilirsiniz. Herhangi bir hesaplama için daha önemli olduğundan ve potansiyel kullanıcıya çok daha fazlasını söyleyebileceğinden, kurulumların gücünü dikkate almak çok daha kolaydır.

Bu yöndeki amiral gemileri tanınmış şirketler Siemens, Enercon, Vestas ve diğerleridir. Aralarındaki rekabet çok şiddetli, talep sınırlı olduğundan hatalar kabul edilemez. Dolayısıyla en yüksek ekipman kalitesi, tüm bileşenlerin ve düzeneklerin iyi işleyen bir çalışma mekanizması. Büyük cihazlara olan talebin, daha az üretken olanlara göre çok daha düşük olması dikkat çekicidir. Ekipmanın fiyatı, her yere yaygın olarak dağıtılmasına izin vermiyor, daha düşük maliyetlere doğru seçim yapılıyor.

Endüstriyel rüzgar enerjisi santralleri

Birkaç yüz büyük rüzgar türbininin çalıştırılması büyük miktarlarda güç üretebilir. Rüzgar santrallerinin oluşturulması, hidroelektrik santral veya nükleer santral kurma imkanı olmayan bölgelerdeki enerji temini sorunlarının çözülmesini mümkün kılmıştır.

Rüzgar türbinlerinin operasyonel ve ekonomik parametreleri daha düşük olmasına rağmen, dünyanın birçok bölgesinde nükleer santral inşasının yasaklanması ve diğer fırsatların bulunmaması, birçok rüzgar santralinin ortaya çıkmasının nedeni olduğu dikkat çekicidir. daha geleneksel enerji üretim seçenekleri. Ayrıca rüzgar enerjisinin çevre dostu bir alan olarak kabul edilmesi, sektörün gelişmesinde de önemli rol oynamıştır.

Son zamanlarda iki paralel eğilim gözlemlendi:

• Büyük istasyonlarda birleştirilen güçlü tesislerin sayısındaki artış
• Ağ kaynakları kullanılmadan özerk varoluşa olanak tanıyan özel kaynaklara olan ilginin artması

Büyük komplekslere yapılan büyük yatırımlar artık onlardan elde edilen gelirle karşılanmadığında ve küçük tesisler giderek daha karlı ve kullanışlı hale geldiğinde rekabetçi bir durum ortaya çıkıyor. Hangi sistemin en yaygın ve etkili olacağını gelecek gösterecek.

Rüzgar çarkları ve rüzgar atlıkarıncaları kullanan rüzgar enerjisi, artık öncelikle yer tabanlı kurulumlarda yeniden canlandırılıyor.
Rüzgar her yerde esiyor - karada ve denizde. İnsan, hava kütlelerinin hareketinin eşit olmayan sıcaklık değişimleri ve dünyanın dönüşü ile ilişkili olduğunu hemen anlamadı, ancak bu, atalarımızın rüzgarı navigasyon için kullanmasını engellemedi.
İç kesimlerde sabit bir rüzgar yönü yoktur. Yılın farklı zamanlarında karaların farklı bölgeleri farklı şekilde ısındığından, rüzgarın yalnızca mevsimsel olarak hakim yönünden bahsedebiliriz. Ayrıca farklı yüksekliklerde rüzgar farklı davranır ve 50 metreye kadar yüksekliklerde sapma akıntıları karakteristiktir.
500 metre kalınlığındaki bir yüzey tabakası için rüzgar enerjisinin ısıya dönüşmesi yılda yaklaşık 82 trilyon kilovatsaattir. Özellikle sık sık kurulan rüzgar türbinlerinin birbirini gölgelemesi nedeniyle elbette tamamını kullanmak mümkün değil. Aynı zamanda rüzgardan alınan enerji de sonunda tekrar ısıya dönüşecektir.
Yüz metre yükseklikte ortalama yıllık hava akış hızları 7 m/s'yi aşmaktadır. Uygun bir doğal tepe kullanarak 100 metre yüksekliğe ulaşırsanız her yere etkili bir rüzgar türbini kurabilirsiniz.

Rüzgar için koşum takımı

Tüm rüzgar türbinlerinin çalışma prensibi aynıdır: rüzgarın basıncı altında, kanatlı bir rüzgar çarkı döner ve torku bir iletim sistemi aracılığıyla elektrik üreten bir jeneratörün miline, bir su pompasına veya bir elektrik jeneratörüne iletir. Rüzgar çarkının çapı ne kadar büyük olursa, yakaladığı hava akışı da o kadar büyük olur ve ünite o kadar fazla enerji üretir.
Buradaki temel sadelik, tasarım yaratıcılığına olağanüstü bir kapsam sağlar, ancak rüzgar türbini yalnızca deneyimsiz bir göz için basit bir tasarım gibi görünebilir.
Rüzgar türbinlerinin yatay dönme eksenine sahip geleneksel düzeni, küçük boyutlu ve güçlü üniteler için iyi bir çözümdür. Kanat açıklıkları büyüdüğünde, rüzgar farklı yönlerde farklı yüksekliklerde estiği için bu düzenlemenin etkisiz olduğu ortaya çıktı. Bu durumda, sadece üniteyi rüzgara karşı en iyi şekilde yönlendirmek imkansız olmakla kalmaz, aynı zamanda kanatların tahrip olma tehlikesi de ortaya çıkar.
Ayrıca büyük bir tesisin kanatlarının yüksek hızda hareket eden uçları gürültü oluşturur. Bununla birlikte, rüzgar enerjisinin kullanımının önündeki ana engel hala ekonomiktir - ünitenin gücü küçük kalır ve işletme maliyetlerinin payı önemli hale gelir. Sonuç olarak enerji maliyeti, yatay eksenli rüzgar türbinlerinin geleneksel enerji kaynaklarıyla gerçek rekabet sağlamasına izin vermemektedir.
Boeing'in (ABD) tahminlerine göre kanatlı rüzgar türbinlerinin kanatlarının uzunluğu 60 metreyi geçmeyecek, bu da 7 MW kapasiteli geleneksel düzende rüzgar türbinleri oluşturulmasını mümkün kılacak. Bugün bunların en büyüğü iki kat daha "zayıf". Büyük ölçekli rüzgar enerjisinde, yalnızca toplu inşaatlarda kilovatsaat başına fiyatın on sente düşmesi beklenebilir.
Düşük güçlü üniteler yaklaşık üç kat daha pahalı enerji üretebilmektedir. Karşılaştırma için, 1991 yılında NPO Vetroen tarafından seri üretilen kanatlı rüzgar türbininin 6 metre kanat açıklığına ve 4 kW güce sahip olduğunu belirtelim.
Kilowatt saatinin maliyeti 8...10 kopek.

Rüzgar türbini türleri

Çoğu rüzgar türbini türü o kadar uzun zamandır bilinmektedir ki, mucitlerinin isimleri konusunda tarih sessizdir. Rüzgar türbinlerinin ana tipleri şekilde gösterilmiştir. Onlar
iki gruba ayrılır:
yatay dönme eksenine (kanat) sahip rüzgar türbinleri (2...5);
dikey dönme eksenine sahip rüzgar türbinleri (döner: kanatlı (1) ve dik (6)).
Kanatlı rüzgar türbinlerinin çeşitleri yalnızca kanat sayısı bakımından farklılık gösterir.

Kanatlı

En yüksek verimliliği, hava akışı kanat kanatlarının dönme düzlemine dik olduğunda elde edilen kanatlı rüzgar türbinleri için, dönme ekseninin otomatik dönüşü için bir cihaz gereklidir. Bu amaçla stabilizatör kanat kullanılır. Carousel rüzgar türbinleri konumlarını değiştirmeden herhangi bir rüzgar yönünde çalışabilme avantajına sahiptir.
Kanatlı rüzgar türbinleri için rüzgar enerjisi kullanım katsayısı (şekle bakın), döner rüzgar türbinlerinden çok daha yüksektir.
Aynı zamanda karusellerin torku çok daha yüksektir.
Sıfır bağıl rüzgar hızında döner bıçaklı üniteler için maksimumdur.
Çarklı rüzgar türbinlerinin yayılımı, dönme hızlarının büyüklüğü ile açıklanmaktadır. Çarpan olmadan doğrudan bir elektrik akımı jeneratörüne bağlanabilirler. Kanatlı rüzgar türbinlerinin dönüş hızı kanat sayısıyla ters orantılı olduğundan üçten fazla kanadı olan üniteler pratikte kullanılmaz.

Atlıkarınca

Aerodinamikteki farklılık, döner türbinlere geleneksel rüzgar türbinlerine göre avantaj sağlar. Rüzgar hızı arttıkça çekiş kuvvetlerini hızla artırırlar,
bundan sonra dönüş hızı dengelenir. Atlıkarınca rüzgar türbinleri düşük hızlıdır ve bu durum basit kullanımlara olanak sağlar.
örneğin asenkron jeneratörlü elektrik devreleri, kazara şiddetli rüzgar nedeniyle kaza riski olmadan. Yavaşlık, sınırlayıcı bir gerekliliği ortaya koyuyor: düşük hızlarda çalışan çok kutuplu bir jeneratörün kullanılması. Bu tür jeneratörler yaygın değildir ve çarpanların kullanımı (enlem. çarpan)
çarpma] - vitesi artırma), ikincisinin düşük verimliliği nedeniyle etkili değildir.
Atlıkarınca tasarımının daha da önemli bir avantajı, yüzey sapma akışları için çok önemli olan, ek hileler olmadan "rüzgarın nereden estiğini" izleme yeteneğiydi. Bu tip rüzgar türbinleri ABD, Japonya, İngiltere, Almanya ve Kanada'da inşa ediliyor.
Döner kanatlı rüzgar türbini, çalıştırılması en kolay olanıdır. Tasarımı, rüzgar türbinini çalıştırırken maksimum tork sağlar ve çalışma sırasında maksimum dönüş hızının otomatik olarak kendi kendini düzenlemesini sağlar. Yük arttıkça dönüş hızı azalır ve tork tamamen durana kadar artar.

Dikey

Uzmanların inandığı gibi ortogonal rüzgar türbinleri büyük ölçekli enerji için umut vericidir. Günümüzde ortogonal tasarımların rüzgara tapanları bazı zorluklarla karşı karşıyadır. Bunların arasında özellikle fırlatma sorunu var.
Ortogonal kurulumlar, ses altı uçaklarla aynı kanat profilini kullanır (bkz. Şekil (6)).
Uçağın, kanadın kaldırma kuvvetine "yaslanmadan" önce havalanması gerekir. Dik kurulumda da durum aynıdır. Öncelikle ona enerji sağlamanız gerekir - onu döndürmeniz ve belirli aerodinamik parametrelere getirmeniz gerekir ve ancak o zaman kendisi motor modundan jeneratör moduna geçecektir.
PTO yaklaşık 5 m/s'lik bir rüzgar hızında başlar ve nominal güce 14...16 m/s'lik bir hızda ulaşılır.
Rüzgar türbinlerinin ön hesaplamaları, bunların 50 ila 20.000 kW aralığında kullanılmasını sağlar. Gerçekçi bir 2000 kW kurulumda kanatların hareket ettiği halkanın çapı yaklaşık 80 metre olacaktır.
Güçlü rüzgar türbininin boyutu büyüktür. Ancak küçük olanlarla idare edebilirsiniz - boyutu değil sayıyı alın. Her elektrik jeneratörünü ayrı bir dönüştürücüyle donatarak jeneratörlerin ürettiği çıkış gücünü toplayabilirsiniz. Bu durumda rüzgar türbininin güvenilirliği ve beka kabiliyeti artar.

Rüzgar türbinlerinin beklenmedik kullanımları

Aslında çalışan rüzgar türbinleri bir takım olumsuz olayları ortaya çıkarmıştır. Örneğin rüzgar türbinlerinin çoğalması televizyon yayınlarının alınmasını zorlaştırabilir ve güçlü ses dalgaları oluşturabilir.
Rüzgar türbinleri sadece enerji üretmekten fazlasını yapabilir.
Enerji harcamadan dönerek dikkat çekme yeteneği reklam amaçlı kullanılmaktadır. En basit olanı, kenarları bükülmüş dikdörtgen bir plaka olan tek kanatlı atlıkarınca rüzgar türbinidir.
Duvara monte edildiğinde hafif bir rüzgarda bile dönmeye başlar.
Geniş bir kanat alanında, üç ila dört kanatlı atlıkarınca rüzgar türbini, reklam posterlerini ve küçük bir jeneratörü döndürebilir. Pilde depolanan elektrik, geceleri reklamlarla kanatları aydınlatabilir, sakin havalarda ise döndürebilir.

Bazı rüzgar jeneratörü kurulumlarını anlatalım

Birçok rüzgar türbini, katlanabilir direk, kontrol ünitesi, ısıtıcı ve bağlantı kabloları gibi gerekli unsurları içerir. Ayrıca güneş panelleri, piller ve invertörler de ek olarak sunulabilir. Ancak bu ürünler genellikle başka yerlerde çok daha ucuza satın alınabilir. Bu nedenle, özellikle AXIOM veya TRANSVATT tipi (Almanya) invertörler, 1,738 $ karşılığında 1,5 kW trapezoidal akım dalga formuyla veya 1,711 $ karşılığında 1 kW sinüzoidal akım dalga formuyla GLOBAL tipi (Almanya) sunulmaktadır. Aynı zamanda, benzer güce sahip bir invertörün (UPS işleviyle) MAP "Enerji" (bkz. www.invertor.ru) maliyeti yaklaşık 250 - 300(!) $'dır. Bu, en son ithal edilen bileşenlere dayanan yerli bir gelişmedir (patent başvurusu No. 2001125519).
Referans olarak: invertör, doğrudan voltajı (örneğin piller) alternatif voltaja (bizim durumumuzda 220 V) dönüştüren elektronik bir cihazdır.

DEVLET MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ KB "RADUGA"

1 kW kapasiteli otonom rüzgar enerjisi santrali "Rainbow-001"

Jeneratörün nominal gücü - 1,0 kW

Çalışma rüzgar hızı aralığı - 3,6:25 m/s

Elektrik enerjisi üretim sistemi, 50 Hz frekansında tek fazlı alternatif akımın yanı sıra aküden 12 V ve 24 V DC çıkış sağlar. Sakin havalarda depolama sistemi ekonomik tüketim modunda 4 gün boyunca elektrik sağlar. Rüzgar türbinini güneş panelleri ile donatmak mümkündür.

8 kW kapasiteli otonom rüzgar enerjisi santrali "Rainbow-008"

Jeneratörün nominal gücü - 8,0 kW

Kurulum, rüzgar hızlarının çalışma aralığında rüzgar türbininin otomatik olarak çalıştırılmasını ve kontrolünü sağlayan, rüzgar hızı çalışma aralığı sınırını aştığında rüzgar türbininin otomatik olarak veya komutla rölanti moduna aktarılmasını sağlayan otomatik bir kontrol sistemine sahiptir. veya acil bir durumda. Kurulumu tasarlarken Uzak Kuzey'deki çalışma koşulları dikkate alındı. Tesisatın üniteleri ve bileşenleri, termobasınç odalarında uygun çalışma sıcaklıkları açısından test edilir.

1000 kW kapasiteli "Rainbow-1" şebeke rüzgar enerjisi santrali

Jeneratörün nominal gücü - 1000 kW

Çalışma rüzgar hızı aralığı - 5:25 m/s

Elektrik enerjisi üretim sistemi, 50 Hz endüstriyel frekansta elektrik enerjisi sağlar ve rüzgar türbini ile güç sistemi arasında arayüz oluşturur. Sistem aşağıdaki şemaya göre yapılmıştır: senkron jeneratör - doğrultucu-invertör dönüştürücü - eşleşen güç transformatörü.

Rüzgar türbini, rüzgar çarkının yönünü, kurulumun otomatik başlatılmasını ve frenlenmesini, kanatların dönme açısının kontrolünü, elektrik şebekesinde çalışma için komutların oluşturulmasını, teknik arıza teşhisini sağlayan otomatik bir kontrol sistemine sahiptir. Rüzgar türbini ünitelerinin durumu, kontrol merkezinden uzaktan kumanda komutlarının işlenmesi, gerektiğinde lokal kontrol terminalinden manuel rüzgar türbini kontrolünün sağlanması. Kurulumu tasarlarken Uzak Kuzey'deki çalışma koşulları dikkate alındı.

16 kW kapasiteli otonom rüzgar enerjisi santrali "Raduga-016"

Jeneratörün nominal gücü - 16,0 kW

Çalışma rüzgar hızı aralığı - 4,5:25 m/s

Elektrik enerjisi üretim sistemi, 50 Hz frekansta, 380/220 V voltajda, tüketicilerin kesit bağlantısıyla (her biri bağımsız olarak dahil edilme olasılığı olan 2-3 kW'lık üç kanal) 3 fazlı alternatif akımın sağlanmasını sağlar. Rüzgar türbinini güneş panelleri, bataryalar ve dizel-elektrik tesisatı ile donatmak mümkündür. Sakin koşullarda kesintisiz güç kaynağı ünitesi 500 W'a kadar elektrik sağlayacaktır.

Merkezi Araştırma Enstitüsü "ELECTROPRIBOR"

Rüzgar enerjisi santrali UVE-500

Bireysel tüketicilere otonom güç sağlamak için tasarlanmıştır.

Nominal güç - 500 W

Çıkış voltajı - sabit 12, 24 V, alternatif (invertörlü) - 220 V.

Gelişimin açıklaması
Kurulum, aydınlatma armatürlerinin, elektrikli el aletlerinin, elektrikli ev aletlerinin, televizyon ve radyo ekipmanlarının kullanımını ve pil şarjını sağlar. Pil ile tampon modunda çalışırken aşağıdaki güç kaynağı türlerini bağımsız olarak üretir:
- DC gerilimi 24 V;
- alternatif voltaj 220 V 50 Hz (invertörle birlikte).
Kurulum şunlardan oluşur: rüzgar çarkı, döner cihazlı jeneratör, katlanabilir direk, kontrol ünitesi, ısıtıcı, bağlantı kabloları. İnvertörsüz kurulumun ağırlığı 60 kg'dır.
Tüketicinin bağladığı asit veya alkalin pilin kapasitesi en az 190 Ah'dir. Kurulum, 300 W'a kadar güce sahip bir güneş pili ile birlikte çalışabileceği gibi, voltaj stabilizasyonu gerektirmeyen bir yüke güç sağlamak için pilsiz modda da çalışabilir.
Sağlananlar: akü durum göstergesi, aşırı şarj ve aşırı deşarja karşı akü koruması, rüzgar türbininin 12 m/s'yi aşan rüzgar hızlarında mekanik hasara karşı otomatik korunması. DC gücü - 10 m/s rüzgar hızında 500 W'a kadar. Rüzgar hızlarının çalışma aralığı 3-25 m/s'dir. Rüzgar çarkı çapı - 2,2 m Direk yüksekliği - 4,5 m.

Rüzgar enerjisi santrali UVE-1000

Nominal güç - 1000 W

Çalışma rüzgar hızı aralığı - 2,5:25 m/s

ARAŞTIRMA VE ÜRETİM ŞİRKETİ "VETROTOK"

16 kW kapasiteli rüzgar enerjisi santrali

Tesis, yıllık ortalama rüzgar hızının 5-6 m/s veya daha fazla olduğu, rüzgar aktivitesinin arttığı bölgelerde elektrik üretmek üzere tasarlandı. BDT'deki bu tür alanlar neredeyse tüm Uzak Doğu'yu, Kuzey Rusya'nın çoğu bölgesini ve Kazakistan'ı içermektedir. Bu yerlerde rüzgar santrallerinin kullanımı en uygun ve ekonomik olarak haklıdır.

VEU-16 kurulumu, 17,5 m/s tasarım rüzgar hızında 16 kW'lık bir elektrik gücü üretiyor. Tesisler çiftliklere, küçük köylere ve sınırlı kapasiteye sahip üretim ekipmanı tedarik etmek üzere tasarlandı. Rüzgar türbinleri otomatik modda çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve sürekli operatör kontrolü gerektirmez. Üniteler şebekeye paralel veya dizel jeneratör ile çalışabilmektedir. Elektriği 220 V, 50 Hz alternatif akıma daha da çevirerek pillerde depolamak mümkündür. Kurulum Çelyabinsk bölgesindeki Zlatausta'daki Tagonay Gora meteoroloji istasyonunda test edildi.

VEU-5-4 DC jeneratörlü rüzgar enerjisi santrali

Rüzgar enerji santrali VEU-5-4, rüzgar enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için tasarlanmıştır. Rüzgar türbinleri, meteoroloji istasyonlarının, jeolojik araştırmaların, ağaç kesme sahalarının, çiftliklerin, kulübelerin ve elektrik hattı bulunmayan küçük yerleşim yerlerinin elektrik ihtiyacını karşılayabilecek kapasitededir.

Jeneratörün nominal gücü - 4,2 kW

Çıkış voltajı (DC) - 24 V

Çalışma rüzgar hızı aralığı - 4:25 m/s

RYBINSK ALET YAPIM TESİSİ

Rüzgar enerjisi santrali "VETEN-0.16"

Rüzgar enerjisini dönüştürerek 12 V gerilimle doğru akım ve 220 V, 50 Hz gerilimle alternatif akım elektrik elde etmenizi sağlar.

Jeneratör gücü 160 W

Rüzgar santrali "VTN8-8"

Rüzgar türbini, rüzgar enerjisini 230/400 V voltaj ve 50 Hz frekanslı alternatif üç fazlı akımın elektrik enerjisine dönüştürmek için tasarlanmıştır.

Uygulama kapsamı - rüzgar enerjisi tesislerinin bir parçası olarak (ısıtma, şarj, su kaldırma, katodik koruma vb.).

Jeneratör gücü - 8000 W

Çalışma rüzgar hızı aralığı - 3,5:25 m/s

Alt sıcaklık değeri - 40°C

Rüzgar pompası kurulumu "Kova"

Rüzgar enerjisini kullanarak kaynaklardan su çıkarmak için tasarlanmıştır.

5 m/s rüzgar hızında ve toplam 10 m su yükselişinde verimlilik 300 l/saatten az değildir

Maksimum su kaldırma yüksekliği 9,6 m

Rüzgar pompası ünitesi "Vodoley-2"

Rüzgar enerjisini kullanarak kuyulardan ve kuyulardan su kaldırmak için tasarlanmıştır.

Çalışma rüzgar hızı aralığı - 3:25 m/s

5 m/s rüzgar hızında ve toplam 10 m su yükselişinde verimlilik en az 200 l/saattir

Maksimum su yükselme yüksekliği - 30 m

Rüzgar santrali "Sheksna-1"

Güç sistemlerinden uzak, rüzgâr koşullarının uygun olduğu çeşitli iklim bölgelerinde bulunan tesislerde kullanılır. Başlıca kullanım alanı ısıtma, aydınlatma, elektrikli ev aletlerinin güç kaynağı, otomasyon ve alarm sistemleri vb.'dir.

Nominal güç - 0,5 kW

Çalışma rüzgar hızı aralığı - 3:30 m/s

DEVLET ROKET MERKEZİ "AKADEMİSYEN V.P. MAKEEV'İN ADINI KB ADI"

Rüzgar enerjisi santrali VA05

Nominal güç - 30 kW

Çalışma rüzgar hızı aralığı - 4:30 m/s

Rüzgar türbini HR-40

"Magnet Motors" (Starnberg, Almanya) şirketi ile birlikte, Alman firmasının seri ürettiği HR-1, HR-40, YR-300 ünitelerine dayalı olarak 10, 40, 300 kW kapasiteli rüzgar türbinleri geliştirilmektedir. taraf.

Çarpansız, doğrudan tahrikli hareketli dalga üreteci, kalıcı mıknatıslarla uyarılı.

Nominal güç - 40 kW.

Rüzgar hızlarının çalışma aralığı 3,5:26 m/s'dir.

Rüzgar dizel enerji santrali VDES-100

Rüzgar türbininin gücü 100 kW'tır.

İki dizel-elektrik santralinin gücü 60+30=90 kW'dır.

Rüzgar hızlarının çalışma aralığı 4:25 m/s'dir.

JSC "VETROENERGOMASH"

Rüzgar elektrik ünitesi AVEU6-4M

Jeneratörün anma gücü - 4 kW

Rüzgar hızlarının çalışma aralığı 4,5:40 m/s'dir.

Nominal voltaj - 400/230 V.

MicroArt yukarıdaki ürünleri (benzinli/dizel jeneratörler, güneş panelleri, rüzgar jeneratörleri) satmamaktadır. Burada genel bilgiler yalnızca referans amacıyla verilmiştir. Hem benzinli/dizel jeneratörler, güneş panelleri ve yel değirmenleri ile birlikte hem de bunlardan bağımsız olarak çalışabilen otonom voltaj dönüştürücüler (kesintisiz güç kaynakları) sunuyoruz.

Rüzgar enerjisi, rüzgar jeneratörü tasarımlarının çeşitliliği ve sıra dışı tasarımıyla şaşırtıyor. Rüzgar jeneratörlerinin mevcut tasarımları ve önerilen projeler, yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak çalışan diğer tüm mini enerji kompleksleriyle karşılaştırıldığında, teknik çözümlerin özgünlüğü açısından rüzgar enerjisini rekabetin dışında bırakmaktadır.

Şu anda rüzgar jeneratörlerinin birçok farklı kavramsal tasarımı bulunmaktadır ve bunlar rüzgar çarklarının tipine (rotorlar, türbinler, pervaneler) bağlı olarak iki ana tipe ayrılabilmektedir. Bunlar yatay dönme eksenine (kanatlı) ve dikey eksene (döner, H şekilli türbinler olarak adlandırılan) sahip rüzgar türbinleridir.

Yatay dönme eksenine sahip rüzgar türbinleri. Yatay dönme eksenine sahip yel değirmenlerinde rotor mili ve jeneratör üst kısımda yer alır ve sistemin rüzgara doğru yönlendirilmesi gerekir. Küçük rüzgar türbinleri rüzgar gülü sistemleri kullanılarak yönlendirilirken, daha büyük (endüstriyel) kurulumlarda rüzgar sensörleri ve dönme eksenini rüzgara çeviren servolar bulunur. Çoğu endüstriyel rüzgar türbini, sistemin mevcut rüzgar hızına uyum sağlamasına olanak tanıyan dişli kutuları ile donatılmıştır. Direğin arkasında türbülanslı akışlar yaratması nedeniyle rüzgar çarkı genellikle hava akışının ters yönünde yönlendirilir. Rüzgar çarkının kanatları, şiddetli rüzgarlarda direk ile temas etmesini önleyecek kadar güçlü yapılmıştır. Bu tip rüzgar türbinleri ek rüzgar yönlendirme mekanizmalarının kurulumunu gerektirmez.

Yatay eksenli rüzgar çarkı

Rüzgar çarkı farklı sayıda kanatla yapılabilir: karşı ağırlıklı tek kanatlı rüzgar jeneratörlerinden çok kanatlı rüzgar jeneratörlerine (kanat sayısı 50 veya daha fazla olanlara kadar). Yatay eksenli rüzgar çarkları Döndürmeler bazen sabit bir yönde gerçekleştirilir; rüzgar yönüne dik dikey bir eksen etrafında dönemezler. Bu tip rüzgar jeneratörü yalnızca tek bir hakim rüzgar yönü olduğunda kullanılır. Çoğu durumda, rüzgar çarkının takıldığı sistem (sözde kafa) rüzgar yönünde yönlendirilmiş, dönerdir. Küçük rüzgar jeneratörleri bu amaç için kuyruk kanatçıklarını kullanırken, büyük rüzgar jeneratörleri yönlendirmeyi kontrol etmek için elektronikleri kullanır.

Yüksek rüzgar hızlarında rüzgar çarkının dönüş hızını sınırlamak için, kanatların tüylü bir konuma yerleştirilmesi, kanatların üzerinde duran veya onlarla birlikte dönen valflerin kullanılması vb. dahil olmak üzere bir dizi yöntem kullanılır. Kanatlar doğrudan olabilir. Jeneratör miline sabitlenebilir veya bir tork, jantından ikincil şaft aracılığıyla bir jeneratöre veya başka bir çalışma makinesine iletilebilir.

Şu anda endüstriyel bir rüzgar jeneratörünün direğinin yüksekliği 60 ila 90 m arasında değişmektedir Rüzgar çarkı dakikada 10-20 dönüş yapmaktadır. Bazı sistemlerde, rüzgar hızına bağlı olarak rüzgar çarkının daha hızlı veya daha yavaş dönmesini sağlarken aynı zamanda güç üretimini koruyan, değiştirilebilir bir dişli kutusu bulunur. Tüm modern rüzgar jeneratörleri, çok güçlü rüzgarlar durumunda otomatik kapanma olanağı sağlayan bir sistemle donatılmıştır.

Yatay eksenin ana avantajları şunlardır: atmosferik koşullara bağlı olarak rüzgar enerjisinin maksimum kullanımına olanak tanıyan değişken türbin kanatları eğimi; yüksek bir direk daha güçlü rüzgarlara “ulaşmanızı” sağlar; Rüzgar çarkının rüzgara dik yönü nedeniyle yüksek verimlilik.

Aynı zamanda yatay eksenin bir takım dezavantajları vardır. Bunlar arasında 90 m yüksekliğe kadar yüksek direkler ve taşınması zor olan uzun kanatlar, direğin büyüklüğü, ekseni rüzgara yönlendirme ihtiyacı vb.

Dikey dönme eksenine sahip rüzgar motorları. Böyle bir sistemin temel avantajı, rüzgar türbini herhangi bir yönden gelen rüzgarı kullandığından eksenin rüzgara doğru yönlendirilmesine gerek olmamasıdır. Buna ek olarak, tasarım basitleştirildi ve jiroskopik yükler azaltıldı, bu da kanatlarda, dişli sisteminde ve yatay dönme eksenine sahip diğer kurulum elemanlarında ek strese neden oldu. Bu tür kurulumlar özellikle değişken rüzgarların olduğu bölgelerde etkilidir. Dikey eksenel türbinler, düşük rüzgar hızlarında ve rüzgar yönüne bakılmaksızın herhangi bir rüzgar yönünde çalışır, ancak verimliliği düşüktür.

Dikey dönme eksenine sahip bir türbin (H şeklinde türbin) oluşturma fikrinin yazarı, Fransız mühendis George Jean Marie Darius'tur (Jean Marie Darier). Bu tip rüzgar jeneratörünün patenti 1931'de alınmıştır. Yatay eksenli türbinlerin aksine, H şeklindeki türbinler, rotorun konumunu değiştirmeden yön değiştiren rüzgarı "yakalar". Bu nedenle bu tip rüzgar jeneratörlerinin “kuyruğu” yoktur ve namluya benzer. Rotor dikey bir dönme eksenine sahiptir ve iki ila dört kavisli kanattan oluşur.

Kanatlar, rüzgar akışından kanatlar üzerinde ortaya çıkan kaldırma kuvvetlerinin etkisi altında dönen uzamsal bir yapı oluşturur. Daria rotorunda rüzgar enerjisi kullanım katsayısı 0.300.35 değerlerine ulaşıyor. Son zamanlarda, düz kanatlı bir Darrieus döner motor üzerinde geliştirme çalışmaları yürütülmektedir. Artık Darrieus rüzgar jeneratörü, kanatlı tip rüzgar jeneratörlerinin ana rakibi olarak düşünülebilir.

Kurulum oldukça yüksek bir verime sahiptir ancak direk üzerinde ciddi yükler oluşturur. Sistem aynı zamanda rüzgarla üretilmesi zor olan büyük bir başlangıç ​​torkuna da sahiptir. Çoğu zaman bu dış etkiyle yapılır.

Savonius rotoru

Diğer bir rüzgar çarkı türü ise Finli mühendis Sigurt Savonius tarafından 1922 yılında yaratılan Savonius rotorudur. Tork, rotorun dışbükey ve içbükey kısımlarının farklı direncinden dolayı hava rotorun etrafından aktığında ortaya çıkar. Çark basittir ancak rüzgar enerjisi kullanım faktörü çok düşüktür - yalnızca 0,1-0,15.

Dikey rüzgar jeneratörlerinin temel avantajı rüzgar yönlendirme mekanizmasına ihtiyaç duymamasıdır. Jeneratörleri ve diğer mekanizmaları tabanın yakınında alçak bir yükseklikte bulunur. Bütün bunlar tasarımı önemli ölçüde basitleştirir. Çalışma elemanları yere yakın konumlandırılmıştır, bu da onların bakımını kolaylaştırır. Düşük minimum çalışma rüzgar hızı (2-2,5 m/s) daha az gürültü üretir.

Bununla birlikte, bu rüzgar türbinlerinin ciddi bir dezavantajı, çalışma sırasında döngüsel olarak tekrarlanan rotorun bir dönüşü sırasında kanat etrafındaki akış koşullarındaki önemli değişikliktir. Hava akışına karşı dönüş kayıpları nedeniyle, dikey dönüş eksenli rüzgar türbinlerinin çoğu, yatay eksenli rüzgar türbinlerinin neredeyse yarısı kadar verimlidir.

Rüzgar enerjisinde yeni çözüm arayışları devam ediyor ve halihazırda turbo yelken gibi orijinal icatlar var. Rüzgar jeneratörü, borunun uçları arasındaki sıcaklık farkı nedeniyle güçlü bir hava akışının meydana geldiği, 100 m yüksekliğinde uzun bir dikey boru şeklinde monte edilir. Elektrik jeneratörünün türbinle birlikte bir boruya monte edilmesi önerildi, bunun sonucunda hava akışı türbinin dönmesini sağlayacak. Bu tür rüzgar jeneratörlerini çalıştırma uygulamasının gösterdiği gibi, türbini çalıştırdıktan ve borunun alt kenarındaki havanın özel olarak ısıtılmasından sonra, sessiz bir rüzgarda (ve sakin) bile boruda güçlü ve sabit bir hava akışı oluşur. . Bu, bu tür rüzgar türbinlerini umut verici kılar, ancak yalnızca ıssız alanlarda (böyle bir tesis çalışırken, yalnızca küçük nesneleri değil, aynı zamanda büyük hayvanları da borunun içine emer). Bu tesisler özel bir koruyucu ağ ile çevrelenmiştir ve kontrol sistemi yeterli mesafeye yerleştirilmiştir.

Turboyelken

Uzmanlar, rüzgar sıkıştırması için özel bir cihaz - bir difüzör (rüzgar enerjisi kompaktörü) oluşturmaya çalışıyor. Bu tip bir rüzgar türbini, bir yıl boyunca geleneksel olandan 4-5 kat daha fazla enerji "yakalamayı" başarır. Rüzgar çarkının yüksek dönüş hızı, bir difüzör kullanılarak elde edilir. Dar kısmında, nispeten zayıf bir rüzgara rağmen hava akışı özellikle hızlıdır.

Difüzörlü rüzgar jeneratörü

Bilindiği üzere yükseklik arttıkça rüzgar hızı da artmakta, bu da rüzgar jeneratörlerinin kullanımı için daha uygun koşullar yaratmaktadır. Uçurtma yaklaşık 2.300 yıl önce Çin'de icat edildi. Rüzgar jeneratörünü yüksek bir yüksekliğe kaldırmak için uçurtma kullanma fikri yavaş yavaş hayata geçiriliyor.

Uçan rüzgar jeneratörü

Etra firmasının İsviçreli tasarımcıları, 2,5 kg kanat ağırlığı ile 100 kg'a kadar kaldırabilen yeni bir şişirilebilir uçurtma tasarımı sundu. Deniz taşıtlarına kurulumda ve rüzgar türbinlerinin yüksek irtifalara (4 km'ye kadar) kaldırılmasında kullanılabilirler. Benzer bir sistem 2008 yılında Beluga SkySails konteyner gemisinin Almanya'dan Venezuela'ya yaptığı yolculuk sırasında test edildi (yakıt tasarrufu günde 1.000 doların üzerindeydi).

Beluga Gökyüzü Yelkenleri

Örneğin, Hamburg'da Beluga Shipping şirketi, dizel dökme yük gemisi Beluga SkySails'e böyle bir sistem kurdu. 160 m2 büyüklüğünde yamaç paraşütü şeklindeki uçurtma, rüzgârın kaldırma kuvveti nedeniyle 300 m yüksekliğe kadar havaya yükseliyor. Yamaç paraşütü, bir bilgisayarın komutuyla elastik tüpler aracılığıyla basınçlı havanın sağlandığı bölmelere bölünmüştür. Beluga SkySails şirketi 2013 yılına kadar yaklaşık 400 kargo gemisini böyle bir sistemle donatmayı planlıyor.

Rüzgar kafaları "Rüzgar Yakalayıcı"

“Rüzgar Yakalayıcı” rüzgar başlığının tasarımının ilginç bir çözümü var. Jeneratörün dönen mahfazası oldukça uzun (yaklaşık 0,5 m) yapılmıştır, orta kısımda (jeneratör flanşından kanatlara kadar olan aralıkta) kanatları katlamak için bir mekanizma bulunmaktadır. Çalışma prensibine göre otomatik bir şemsiyenin açma mekanizmasına benzer ve kanatlar yelken kanadın kanadına benzer. Katlama sırasında bıçakların birbirine yaslanmamasını sağlamak için sabitleme eksenleri hafifçe kaydırılmıştır. Dört bıçak (birinden) içe doğru, dördü dışa doğru gider. Katlandıktan sonra, yel değirmeninin sürükleme alanı neredeyse dört kat, aerodinamik sürükleme katsayısı ise neredeyse iki kat azalır.

Yel değirmeni desteğinin üst kısmına dikey dönme eksenine sahip bir "boyunduruk" yerleştirilmiştir. Bir ucunda rüzgar jeneratörü, diğer ucunda ise karşı ağırlık bulunmaktadır. Hafif rüzgarlarda rüzgar jeneratörü bir karşı ağırlık vasıtasıyla desteğin üst seviyesinin üzerine kaldırılır ve rüzgar türbininin ekseni yataydır. Rüzgar arttıkça rüzgar çarkı üzerindeki basınç artar ve yatay bir eksen etrafında dönerek düşmeye başlar. Güçlü rüzgardan başka bir "kaçış" sistemi bu şekilde çalışır. Tasarım, rüzgar jeneratörlerinin arka arkaya monte edilmesi için külbütör kollarının uzatılmasına olanak tanır. Zayıf rüzgarlarda üst üste duran ve kuvvetli rüzgarlarda rüzgar çarkının "rüzgar gölgesinde" "saklanarak" aşağı inen aynı modüllerden oluşan bir tür çelenk olduğu ortaya çıkıyor. Bu aynı zamanda sistemin harici yüke uyum sağlama yeteneğini de içerir.

Rüzgar jeneratörü Eolic

Tasarımcılar Marcos Madia, Sergio Oashi ve Juan Manuel Pantano, Eolic taşınabilir rüzgar jeneratörünü geliştirdi. Cihazın üretiminde yalnızca alüminyum ve karbon fiber malzemeler kullanıldı. Eolic türbini monte edildiğinde yaklaşık 170 cm uzunluğa sahip olup, Eolic'i katlanmış durumdan çalışır duruma getirmek için 2-3 kişi gerekecek ve bu işlem 15-20 dakika sürecektir. Bu rüzgar jeneratörü taşıma için katlanabilir.

Tasarımcı rüzgar jeneratörü Revolution Air

Bugün birçok tasarım projesi ve gelişme var. Böylece Fransız tasarımcı Philippe Starck, Revolution Air rüzgar jeneratörünü yarattı. Yel değirmeni tasarımı projesine “Demokratik Ekoloji” adı veriliyor.

Rüzgar jeneratörü Enerji Topu

Home-energy'den oluşan uluslararası bir tasarımcı ve mühendis grubu, Energy Ball rüzgar jeneratörü ürünlerini tanıttı. Yeni ürünün temel özelliği bıçakların küre şeklinde dizilişidir. Hepsi her iki uçtan da rotora bağlıdır. Rüzgar bunların içinden geçtiğinde rotora paralel olarak esiyor ve bu da jeneratörün verimliliğini artırıyor. Energy Ball, çok düşük rüzgar hızlarında bile çalışabiliyor ve geleneksel rüzgar türbinlerine göre çok daha az gürültü üretiyor.

Tretyakov rüzgar jeneratörü

Samaralı tasarımcılar tarafından benzersiz bir rüzgar türbini yaratıldı. Kentsel ortamda kullanıldığında Avrupalı ​​emsallerine göre daha ucuz, daha ekonomik ve daha güçlüdür. Tretyakov rüzgar jeneratörü, nispeten zayıf hava akışlarını bile yakalayan bir hava girişidir. Yeni ürün halihazırda 1,4 m/s hızında faydalı enerji üretmeye başlıyor. Ek olarak, pahalı bir kuruluma gerek yoktur: kurulum bir binaya, direğe, köprüye vb. kurulabilir. 1 m yüksekliğe ve 1,4 m uzunluğa sahiptir Verimlilik sabittir - yaklaşık% 52. Endüstriyel cihazın gücü 5 kW'tır. 2 m mesafede rüzgar çiftliğinden gelen gürültü 20 dB'den azdır (karşılaştırma için: fan gürültüsü 30 ila 50 dB arasındadır).

Rüzgar elektroniği

Michigan'daki Amerikan şirketi Wind Tronics, özel evlerde kullanılmak üzere kompakt bir rüzgar türbini geliştirdi. Teknoloji geliştiricisi Wind Tronics'tir ve üretim devi Honeywell, rüzgar türbinlerinin üretimine başlamıştır. Tasarım çevreye sıfır zarar içermektedir.

Bu kurulumda, rüzgar jeneratörünün çok daha geniş bir rüzgar hızı aralığında çalışmasına olanak tanıyan ve aynı zamanda mekanik sürtünmeyi ve türbin ağırlığını azaltan bir Kanat Ucu Güç Sistemi (BTPS) türbin çarkı kullanılıyor. Wind Tronics yalnızca 0,45 m/s rüzgar hızında dönmeye başlar ve 20,1 m/s hıza kadar çalışır! Hesaplamalar, böyle bir türbinin geleneksel rüzgar jeneratörlerine göre ortalama %50 daha sık ve daha uzun süre elektrik ürettiğini gösteriyor. Bu arada, kendisine sürekli bağlı bir anemometreye sahip otomasyon, rüzgarın hızını ve yönünü izliyor. Maksimum çalışma hızına ulaşıldığında türbin aerodinamik tarafıyla rüzgara doğru döner. Sistemin otomasyonu, buzlanmaya neden olabilecek dondurucu yağmurlara anında müdahale eder. Teknoloji halihazırda 120'den fazla ülkede patentlidir.

Küçük rüzgar türbinlerine olan ilgi dünya çapında artıyor. Bu sorunun çözümü için çalışan firmaların birçoğu kendi özgün çözümlerini oluşturma konusunda oldukça başarılı olmuşlardır.

Optiwind 300

Optiwind şirketi, orijinal rüzgar türbinleri Optiwind 300 (300 kW, maliyet - 75 bin euro) ve Optiwind 150 (150 kW, maliyet - 35 bin euro) üretiyor. Köylerde ve çiftliklerde toplu enerji tasarrufu sağlamak üzere tasarlanmıştır (Şekil 12). Ana fikir, makul bir yükseklikte birkaç türbinin istiflenmiş yapılarını kullanarak rüzgar enerjisini toplamaktır. Optiwind 300, 61 metrelik bir kule ile donatılmıştır, hızlandırıcı platformu 13 m çapındadır ve her türbinin çapı 6,5 m'dir.

GEDAYC

GEDAYC türbininin tasarımı alışılmadık bir görünüme sahiptir (Şekil 13). Düşük ağırlık, türbinin elektrik jeneratörünü 6 m/s rüzgar hızında etkili bir şekilde döndürmesine olanak tanır. Yeni bıçak tasarımı uçurtmanın "sistemine" benzer bir prensip kullanıyor. GEDAYC türbinleri halihazırda madenlere enerji sağlayan üç adet 500 kW'lık rüzgar türbinine kuruldu. GEDAYC türbinlerinin kurulumu ve deneme çalışmaları, yeni tasarım sayesinde türbinlerin daha hafif, taşımanın daha kolay ve bakımının daha kolay olduğunu gösterdi.

Honeywell'in

Earth Tronics, Honeywell'den yeni bir tür "ev" rüzgar türbini geliştirdi. Sistem, kanatların eksende değil uçlarında elektrik üretilmesini mümkün kılmaktadır (Bilindiği gibi, kanatların uçlarının dönüş hızı, eksenin dönüş hızından çok daha yüksektir). Böylece Honeywell türbini, geleneksel rüzgar jeneratörlerinde olduğu gibi bir dişli kutusu ve jeneratör kullanmaz, bu da tasarımı basitleştirir, ağırlığını ve rüzgar jeneratörünün elektrik üretmeye başladığı rüzgar hızı eşiğini azaltır.

Çin'de manyetik kaldırma özelliğine sahip bir rüzgar jeneratörünün pilot projesi oluşturuldu. Manyetik süspansiyon, başlangıçtaki rüzgar hızını 1,5 m/s'ye düşürmeyi ve buna bağlı olarak jeneratörün yıl içindeki toplam çıkışını %20 artırmayı mümkün kıldı; bu, üretilen elektriğin maliyetini azaltacaktır.

Maglev Türbini

Arizona merkezli Maglev Rüzgar Türbini Teknolojileri, maksimum 1 GW kapasiteye sahip Maglev Türbini dikey eksenli rüzgar türbinleri üretmeyi planlıyor. Bu egzotik rüzgar türbini modeli, yüksek bir binaya benziyor ancak gücüne göre küçüktür. Bir Maglev türbini 750 bin eve enerji sağlayabiliyor ve yaklaşık 40 hektarlık bir alanı (dışlama bölgesi dahil) kapsıyor. Bu türbin, MWTT'nin kurucusu mucit Ed Mazur tarafından icat edildi. Maglev Türbini manyetik bir kaldırma kuvveti üzerinde yüzer. Yeni kurulumun ana bileşenleri zemin seviyesinde yer alıyor ve bu da onların bakımını kolaylaştırıyor. Teorik olarak, yeni türbin hem aşırı zayıf rüzgarlarda hem de çok güçlü rüzgarlarda (40 m/s'nin üzerinde) normal şekilde çalışıyor. Şirket, türbinlerinin yakınında bilim ve eğitim merkezleri açmayı planlıyor.

Parlak Rus mühendis Vladimir Shukhov'un (1853-1939) yaratıcı mirasını incelerken Inbitek-TI LLC uzmanları, onun mimari ve inşaatta çelik çubuk hiperboloidleri kullanma fikirlerine dikkat çekti.

Hiperboloit tip rüzgar türbini

Bugün bu tür yapıların potansiyeli tam olarak araştırılmamış veya araştırılmamıştır. Shukhov'un hiperboloidlerle ilgili çalışmalarına "araştırma" adını verdiği de biliniyor. Onun fikirlerine dayanarak tamamen yeni bir tasarıma sahip rotor tipi rüzgar jeneratörlerinin geliştirilmesi ortaya çıktı. Bu tasarım, çok düşük rüzgar hızlarında dahi elektrik üretilmesini mümkün kılacak. Durağan halden başlamak için 1,4 m/s rüzgar hızına ihtiyaç vardır. Bu, rüzgar jeneratörü rotorunun kaldırma etkisi kullanılarak elde edilir. Bu tip bir rüzgar jeneratörü, genellikle bir nehrin, gölün veya bataklığın yanında meydana gelen yükselen hava akımlarında bile çalışmaya başlayabilir.

Mobil Rüzgar Türbini

Bir başka ilginç proje - Mobil Rüzgar Türbini rüzgar jeneratörü - Pope Design stüdyosunun tasarımcıları tarafından geliştirildi (Şekil 17). Bu, bir kamyonun tabanına yerleştirilmiş mobil bir rüzgar jeneratörüdür. Mobil Rüzgar Türbinini çalıştırmak için yalnızca bir operatör-sürücüye ihtiyaç vardır. Bu rüzgar jeneratörü doğal afet bölgelerinde, acil müdahale sırasında ve altyapının onarılması sırasında kullanılabilir.

ÇÖZÜM

Rüzgar enerjisinin mevcut durumu, rüzgar jeneratörleri ve "rüzgar kompaktörleri" için önerilen tasarımlar ve teknik çözümler, hemen hemen her yerde özel kullanım için mini rüzgar enerjisi santralleri oluşturulmasını mümkün kılmaktadır. Teknik gelişmeler sayesinde rüzgar jeneratörünün çalıştırılması için gereken hız eşiği önemli ölçüde azaltıldı; rüzgar türbinlerinin ağırlık ve boyut göstergeleri de azalıyor. Bu, rüzgar enerjisi santrallerinin “ev” koşullarında çalıştırılmasını mümkün kılar.

Svetlana KONSTATINOVA, Teknik Bilimler Adayı, Doçent BNTU

Rüzgar jeneratörü, rüzgar enerjisini elektrik enerjisine veya mekanik cihazları (örneğin bir su pompası) çalıştırmak için mekanik enerjiye dönüştüren bir cihazdır. Modern rüzgar jeneratörlerinin ataları yel değirmenleriydi ve teknolojinin gelişmesi ve elektrik çağının ortaya çıkmasıyla birlikte yel değirmenleri artık yalnızca tahılları un veya pompalanan suya öğütmekle kalmıyor, aynı zamanda elektrik enerjisi üreten jeneratörleri de döndürüyordu.

Rüzgar jeneratörleri endüstriyeldir; bu tür rüzgar türbinleri, endüstriyel tesislere elektrik sağlamak amacıyla devlet veya büyük enerji şirketleri tarafından kurulur. Endüstriyel rüzgar türbinleri günümüzün en büyük ve en güçlüsüdür, bireysel rüzgar jeneratörlerinin gücü megavatlara ulaşır, ancak bu tür rüzgar türbinleri tek tek kurulmaz, ancak rüzgarın istikrarlı üretim için en uygun olduğu yerlere büyük rüzgar santralleri inşa edilir. örneğin kıyılarda veya açık tepelerde elektrik. Rüzgar jeneratörlerinden gelen enerji doğrudan elektrik şebekesine gider ve jeneratörlerin stabilitesi ve dönme frekansı, çeşitli mekanizmalar, örneğin kanatların açılarını yaklaşmakta olan rüzgar akışına göre ayarlama sistemleri tarafından sağlanır, böylece rüzgarın hızı rüzgar çarkı ve dolayısıyla jeneratör stabildir.

Denizde rüzgar çiftliği - endüstriyel rüzgar jeneratörleri

Kendi elektriğinin yeterli olmadığı veya elektrik şebekesinin bulunmadığı yerlerde elektrik satmak veya çeşitli endüstrilere enerji sağlamak amacıyla kurulan ticari rüzgar jeneratörleri de bulunmaktadır. Bu tür rüzgar enerjisi santralleri aynı zamanda değişen güçlerde birçok rüzgar jeneratöründen oluşur. Bu tür rüzgar jeneratörlerinden gelen enerji, 220/380 volt veya daha yüksek sabit bir alternatif voltaj üretmeleri durumunda doğrudan elektrik şebekesine sağlanabilir. Veya rüzgar jeneratörleri, enerjinin daha sonra alternatif voltaja dönüştürüldüğü ve elektrik şebekesine beslendiği çok çeşitli pilleri şarj etmek için kullanılır.

Ayrıca, direğin yüksekliği 25 metreyi geçmiyorsa ve rüzgar jeneratörü uçağa müdahale etmiyorsa kurulumu herhangi bir izin gerektirmeyen, özel kullanım için sıradan düşük güçlü ev tipi rüzgar türbinleri de vardır. Bu tür rüzgar jeneratörleri düşük voltajlı olup asıl görevi 12/24/48 volt gerilime sahip aküleri şarj etmektir ve enerji normal bir prizde olduğu gibi 220 volt 50 Hz'ye dönüştürülen akülerden alınır. Düşük güçlü yel değirmenleri genellikle özel evlere, yazlık evlere, çiftliklere veya küçük uzak tesislere enerji sağlamak için kurulur.

Rüzgar jeneratörlerinin tasarımı ve tasarımı

Örneğin, rüzgar çarkı çapı 3 metre olan ve 10 m/s rüzgar hızında çalışan bir rüzgar jeneratörü 5,6 kW rüzgar enerjisine karşılık gelir, ancak enerjinin maksimum %49'u yatay için mekanik dönme enerjisine dönüştürülebilir. rüzgar jeneratörleri için ortalama rüzgar enerjisi dönüşüm katsayısı 0,4'tür, dikey olanlar için önemli ölçüde daha düşüktür, "Savonius" tipi rüzgar türbinleri için 0,1-0,25 ve dik olanlar için 0,4'e kadardır.

Rüzgar çarkı ile jeneratör doğrudan bağlanabilir ve daha sonra rüzgar çarkı ile jeneratörün hızı aynı olacaktır veya jeneratörün hızını arttırmak için bir dişli kutusu takılabilir. Sabit ve güçlü egzoz akışına sahip yerlere kurulan büyük rüzgar jeneratörlerinin tasarımlarında, jeneratör hızlarını sabit tutmak için kanatların konumunu ayarlayan bir sistem kullanılır. Rüzgar arttığında, kanatlar bir yöne dönerek gelen rüzgar akışının hücum açısını arttırır ve rüzgar çarkı ivme kazanmaz, rüzgar zayıfladığında ise tam tersine yel değirmeni hızını düşürmez. bıçaklar daha yüksek hızda döner. Ayrıca jeneratör üzerindeki yükün artırılması veya azaltılmasıyla veya fren sistemiyle hız korunabilir. Böylece jeneratör aynı hızda çalışır ve binlerce volt üretebilmesine rağmen sabit bir voltaj ve frekansta örneğin 220 volt 50 Hz alternatif akım üretir.

Küçük yel değirmenlerinde jeneratör hızı çok zor olduğu için sabitlenmez ve bu tür yel değirmenleri rüzgârın periyodik olarak tamamen kaybolabileceği ve çok dengesiz olabileceği çeşitli alanlarda alçak irtifada kurulur. Dengeli çalışmayı sağlamak için rüzgar enerjisi santralleri pil kullanır; jeneratör rüzgar olduğunda pilleri şarj eder ve tamamen sakin olsanız bile onlardan her zaman enerji alabilirsiniz. Kasırgalardan korunmak için de rüzgar çarkını kuyruğu katlayarak rüzgardan uzaklaştıran bir sistem kullanıyorlar ya da rüzgar çarkını elektrikli frenle frenliyorlar.

Aküleri şarj etmek için yel değirmeni ile akü arasına akünün şarjını izleyen bir kontrol cihazı yerleştirilir ve tam şarj olduğunda akülerin bozulmaması için kontrol cihazı ya jeneratöre kısa devre yaptırarak pervaneyi yavaşlatır. veya fazla enerjiyi ısıtma tankları olarak kullanılabilen balastlara veya sadece büyük bir dirençlere boşaltır. Kontrolörlü bir rüzgar jeneratörü, pil takımı için şarj cihazı görevi görür ve enerjinin kendisi yel değirmeninden değil pillerden alınır.

Ancak pillerin 12/24/48 volt olabilen sabit bir düşük voltajı vardır ve eve güç sağlamak için 230 volta ihtiyacınız vardır, bu nedenle kurulur çevirici Doğrudan voltajı 220 volt alternatif voltaja dönüştüren. Ancak tüm tüketiciler düşük voltajla çalıştırılacak şekilde tasarlanmışsa, invertör olmadan da yapabilirsiniz. Örneğin, akü dizisi 12 volt ise, 12 voltluk herhangi bir elektrikli cihazı, araç şarj cihazlarını, TV'leri, 12 volt LED şeritleri ve ampulleri, araba su ısıtıcılarını, araba buzdolaplarını ve çok daha fazlasını kullanabilirsiniz.

Rüzgar jeneratörü - rüzgar enerjisi santrali

Klasik rüzgar jeneratörü

“Savonius” veya “Varil” tipi dikey yel değirmenleri en düşük hızlı ve verimsiz yel değirmenleridir, bu nedenle yatay olanla aynı gücü elde etmek için böyle bir yel değirmeninin çok daha büyük yapılması, çok düşük bir kurulum yapılması gerekecektir. Hız jeneratörü veya çarpanı ve Bu kadar ağır bir yapıyı yüksek bir direğe kaldırmak mümkün olmadığından, yel değirmeni genellikle yatay olanın iki katı, jeneratörün ise beş ila yedi kat daha büyük olması gerekir. Bu, bu tür rüzgar jeneratörlerinin maliyetinin klasik jeneratörlere göre beş kat artmasına neden oluyor.

Bu nedenle Savonius tipi yel değirmenleri popüler değildir ve oldukça nadirdir, ancak verimlilikleri, gürültüsüzlüğü ve sadeliğiyle ilgili mitler nedeniyle internette oldukça popülerdirler. Aslında, bu tür rüzgar türbinlerinin KIEV'i, klasik rüzgar türbinleri için 0,4'e karşılık yalnızca 0,1-0,2'dir; gürültüsüzlük de görecelidir, çünkü 7 m/s'lik rüzgarlarda her şey, hatta ağaçlar bile gürültü yapar. Ve basitlik konusunda da bir efsane; bir jeneratöre üç hafif ve basit kanat takmak, bir kasırgadan korunamayan devasa bir rotor takmaktan çok daha kolaydır ve bu nedenle daha fazla yapısal dayanıklılığa ihtiyaç vardır. Böyle bir ev yapımı jeneratörün bir örneği bu makalede anlatılmaktadır - DIY dikey rüzgar jeneratörü

Dikey rüzgar jeneratörü

Başka tipte dikey rüzgar jeneratörleri de vardır, örneğin “Daria Rotor”, namlu tipi rüzgar türbinine kıyasla biraz daha yüksek bir KIEV'e sahiptir, ancak çok düşük bir başlangıç ​​​​torkuna sahiptir ve yalnızca iki kanat varsa , bu durumda kendi başına başlayamaz - bu genellikle Savonius+Darieu hibrit rotorla yapılır. Her türlü kavisli bıçağın, çok katlı yarım fıçıların olduğu başka tipler de vardır, ancak pratikte bunlar normal kesilmiş namludan uzak değildir.

Dikey rüzgar jeneratörleri

Jeneratörler

Rüzgar türbinleri için jeneratörler

Hızı arttırmak için sıklıkla bir çarpan kullanılır, bu da hızı arttırır ve böylece mevcut jeneratörden daha fazla güç alabilir veya daha küçük boyutlu ve maliyetli bir jeneratör kullanabilirsiniz. Çarpanlar genellikle dikey rüzgar jeneratörlerinde kullanılır çünkü rüzgar çarkları yatay klasik rüzgar türbinlerinden çok daha yavaş döner.

Jeneratör, çok pahalı olabilen direk dışında bir rüzgar jeneratörünün en pahalı parçasıdır. Bu nedenle daha küçük jeneratörler kurmak için rüzgar jeneratörlerinin hızını mümkün olduğu kadar yüksek tutmaya çalışıyorlar. Yatay üç kanatlı rüzgar jeneratörlerinin bu kadar yaygınlaşmasının nedeni aslında budur. Yüksek hızlara sahiptir ve jeneratör hızını artırmak için çarpan gerektirmez; bu, tasarımı çok daha ucuz ve basit hale getirir ve aynı zamanda en yüksek verime sahiptir.

Kendiniz bir jeneratör yapabilirsiniz, hatta komple bir rüzgar jeneratörünü kendiniz bile yapabilirsiniz, sitenin sayfalarında genel olarak jeneratörlerin ve rüzgar türbinlerinin hesaplanmasıyla ilgili tüm bilgiler bulunmaktadır. Jeneratörler asenkron motorlardan, otomatik jeneratörlerden yapılır ve eksenel disk jeneratörleri de çok popülerdir. Bu tür jeneratörleri kullanan yel değirmenleri hakkında bu bölümde bilgi edinebilirsiniz. Disk eksenel yel değirmenleri

Rüzgar türbini fiyatları ve uygulamaları

300 watt gücünde rüzgar jeneratörleriçok zayıf ve 10-12 m/s nominal rüzgarla saatte beyan ettikleri 300 watt ürettiklerini ve rüzgar 4-5 m/s olduğunda çıkışın yalnızca 30-50 watt olacağını anlamalısınız* H. Bu tür yel değirmenleri, örneğin küçük elektronik cihazlara ve enerji tasarruflu LED aydınlatmaya güç sağlamak için yeterli olan çok az enerji üretir. Böyle bir yel değirmeninin evin her yerinde buzdolabına, televizyona ve ışığa enerji sağlayabileceğini beklememelisiniz. Enerji üretimi doğrudan rüzgar türbininin kurulduğu yerde rüzgarın varlığına bağlıdır.

Diyelim ki, yıllık ortalama rüzgar hızı 3 m/s olduğunda, 300 watt'lık bir yel değirmeninin çıkışı ayda yalnızca 3-6 kW civarında olacaktır, ancak rüzgar her gün ortalama 5 m/s hızla esiyorsa, o zaman çıkış 15-20 kW olacaktır, ancak bu tür rüzgarlı yerler her yerde yoktur.

Küçük rüzgar türbinlerinin fiyatları, aküsüz ve direksiz kontrolöre sahip bir rüzgar jeneratörü için 15.000 ruble'den başlıyor. Rüzgar jeneratörü, kontrol cihazı, piller, direk, invertörden oluşan komple set 50.000 ruble ve daha fazlasına mal olacak.

Küçük bir ev veya kır evi için enerji sağlamak bir rüzgar jeneratörünün 1 kW güce ihtiyacı olacak Enerji üretimi yine bölgenizdeki rüzgarın varlığına bağlıdır, ayda 30-100 kW olabilir. Prensip olarak, böyle bir rüzgar jeneratörü aydınlatma, TV, bilgisayar, pompa için yeterlidir, ancak rüzgar jeneratörü büyük bir buzdolabının 24 saat çalışmasıyla baş edemeyebilir. Genel olarak, her gün enerjiye ihtiyaç duyulan bir yerleşim alanına sürekli olarak enerji sağlamak için bir rüzgar jeneratörü kurulduğunda, rüzgarın uzun süre olmadığı dönemlerde aküleri şarj eden bir benzinli veya dizel jeneratör de ek olarak kurulur. Jeneratör, otonom bir rüzgar enerjisi santralinin tamamen kesintisiz olmasını sağlamak için gerekli bir cihazdır.

Komple bir setin maliyeti 150.000 ruble olup 300-400 bin rubleye kadar çıkabilir. Akü kapasitesi ne kadar büyük olursa, iyi rüzgar olmadığında aküden o kadar fazla güç alabilirsiniz. Ayrıca piller çok fazla deşarj edilmemelidir, çünkü bu onların servis ömrünü büyük ölçüde kısaltacaktır. Bu nedenle örneğin günde 2 kW enerji harcanıyorsa akülerdeki enerjinin en az 10 kW olması gerekir.

Özel evinize veya küçük çiftliğinize enerji sağlamayı planlıyorsanız, o zaman 3-5 kW gücünde bir yel değirmenine ihtiyacınız olacak. Komple bir setin maliyeti 300.000 ruble ila 1 milyon ruble arasındadır. Burada zaten ciddi bir güç ve tüketim var, bu nedenle yel değirmeninin fiyatına ek olarak direk, kontrolör, güçlü invertör de pahalıdır ve tüm ev aletlerine istikrarlı bir şekilde enerji sağlamak için çok sayıda pile ihtiyacınız vardır.

Rüzgar jeneratörünün evi de ısıtmasını istiyorsanız, şuna bakmanız gerekir: 10 kW'tan başlayan güç. Genel olarak otonom bir enerji santralinin elektrik üretiminde optimal olması için tek bir rüzgar jeneratörü yeterli olmayacaktır. Sistemde güneş ve rüzgarın olmaması durumunda hem güneş paneli hem de gaz jeneratörü bulunmalıdır. Kontrolör hem rüzgar jeneratörünü hem de güneş panellerini kontrol etmeli ve enerji bittiğinde gaz jeneratörünü çalıştırmalıdır. Tüm bu ekipmanlar pahalıdır ancak elektrik şebekesine bağlanmak mümkün değilse o zaman çözüm rüzgar-güneş enerji santraline yatırım yapmaktır.

Özel bir eve elektrik sağlamak için rüzgar jeneratörleri ve güneş panellerinin kullanılmasına bir örnek

Rüzgar-güneş enerji santrali

Rüzgar-güneş enerjisi santrali, özel bir evin tüm ihtiyaçlarına ayda yaklaşık 300 kWh elektrik sağlıyor. Sistemde toplam nominal gücü 3 kW olan iki rüzgar jeneratörü ve nominal gücü 1,8 kW olan güneş panelleri bulunmaktadır. Bu santralin maliyeti 350.000 ruble idi. Makalede daha fazlasını okuyun