Mitambo ya kuzalisha umeme kwa upepo: aina, miundo, faida

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Nishati ya upepo iko mbali na tawi jipya la usambazaji wa nishati, hata hivyo, katika hali ya sasa, vipengele vinavyoonekana zaidi vya mwelekeo mzuri kwa maendeleo zaidi. Bado ni vigumu kuzungumza juu ya dhana za ulimwengu kwa utekelezaji wa kiufundi wa jenereta za upepo, lakini maendeleo katika matumizi ya ufumbuzi wa uhandisi wa mtu binafsi yanaonyesha kuwa mfano mmoja wa muundo wa umoja utaonekana katika siku za usoni. Wakati huo huo, aina kadhaa za mitambo ya upepo hutumiwa duniani, ambayo kila moja ina nguvu zake.

Kanuni ya jumla ya uendeshaji wa mitambo ya upepo

Kama vyanzo vingi vya kisasa vya nishati mbadala, turbine ya upepo hufanya kazi kutokana na nguvu inayofanya kazi kutokana na mchakato wa asili. Tunazungumza juu ya mtiririko wa upepo unaotokana na joto la kutofautianauso wa dunia na jua. Karibu turbines zote za upepo hufanya kazi kulingana na kanuni ifuatayo: mtiririko wa hewa huzunguka gurudumu kwenye shimoni maalum na vile, na hivyo kupeleka torque kwa jenereta au pakiti ya betri. Katika hali ya utulivu na nguvu ya kutosha ya harakati za hewa, windmills kwa ajili ya kuzalisha umeme ni uwezo wa kutoa ufanisi wa 45-50%. Ni utofauti wa upepo na nguvu zake ambazo huamua aina mbalimbali za miundo ya mitambo ya upepo, ambayo pia huhesabiwa kulingana na hali mahususi ya hali ya hewa ya matumizi.

Je, ni faida gani kuu za mitambo ya upepo?

Tathmini ufanisi wa mitambo ya upepo inaweza kulinganishwa na vyanzo vya nishati asilia, na dhidi ya usuli wa jenereta zinazotumia rasilimali zisizolipishwa mbadala. Faida zilizotamkwa zaidi za mifumo kama hii, ambayo inatoa matumaini kwa maendeleo yao yenye mafanikio katika siku zijazo, ni mambo yafuatayo:

• Nishati ya upepo yenyewe sio tu inaweza kufanywa upya, lakini pia inapatikana kwa mkusanyiko na usindikaji.
• Manufaa ya kiuchumi. Tathmini zisizo na utata kuhusu viashiria maalum vya kiuchumi bado haziwezi kutokana na aina mbalimbali za mifumo inayofanya kazi na utendaji tofauti. Lakini tunaweza kuzungumza juu ya matokeo bora yaliyoonyeshwa na miradi ya mtu binafsi. Kwa mfano, kilowati ya umeme kutoka kwa kinu kikubwa cha upepo wa pwani inagharimu kiasi gani? Tunaweza kuzungumza juu ya aina mbalimbali za rubles 2-12. kwa kWh 1.
• Inafaa mazingira. Uendeshaji wa mitambo ya upepo haitoi madharauzalishaji wa hewa chafuzi.
• Inashikamana. Kufunga turbine ya upepo, hata katika muundo wa viwanda, haiwezi kulinganishwa na vituo vya nguvu vya jadi. Hii inatokana kwa kiasi kikubwa na uhuru na uhuru wa mifumo kama hiyo kutoka kwa mawasiliano na rasilimali saidizi.

Jenereta za Mhimili Mlalo

Mpangilio wa muundo wa vinu kama hivyo vya upepo hutoa uwepo wa jenereta ya umeme, sanduku la gia, blade na mnara wenye fremu. Configuration ya vile inatekelezwa kwa njia ambayo hewa inapita kwenye funnel, ambayo inajenga wakati wa torsion. Hali muhimu kwa ajili ya uendeshaji wa windmills vile kwa ajili ya kuzalisha umeme ni uwezo wa kukabiliana na sifa za harakati za mtiririko (mwelekeo na nguvu). Kwa hili, miundo hutolewa kwa taratibu za kugeuza na kugeuza vile kuhusiana na uso wa dunia. Katika mifano ya juu zaidi, watawala wenye udhibiti wa moja kwa moja pia hutumiwa. Kuhusu utekelezaji wa gurudumu la upepo, usanidi wa blade tatu hutumiwa mara nyingi katika miradi ya usawa. Aidha, ili kuongeza utendaji wa jenereta, wahandisi huwa na kuongeza ukubwa wa sehemu ya kazi ya kupokea, ambayo, kwa mfano, inaelezea mwenendo wa sasa wa mpito kutoka kwa plastiki na metali nyepesi hadi vipengele vya gharama kubwa vya composite katika utengenezaji wa miundo.

Jenereta za Mhimili Wima

Jenereta kama hizo zina faida kubwa kuliko miundo mlalo,ambayo inajumuisha kutokuwepo kwa haja ya njia za ziada za ufuatiliaji na udhibiti wa ufungaji. Hiyo ni, katika mchakato wa operesheni, windmill yenye mhimili wima haina kurekebisha kwa njia yoyote kwa harakati ya mtiririko. Kipengele hiki cha mwingiliano na raia wa hewa wakati huo huo hupunguza voltage katika vile vile vya jenereta ya upepo na hupunguza mizigo ya gyroscopic. Jenereta iliyoelekezwa, ambayo huunda injini ya mmea, inaweza kuwekwa kwenye msingi wa mnara wa muundo bila hatari ya uharibifu au kushindwa. Lakini kwa nini, pamoja na faida zilizoelezwa, mitambo ya wima haikuchukua nafasi ya windmills ya usawa kabisa? Kwa bahati mbaya, mifano hii pia ina hasara kubwa. Kwa kuwa gurudumu la upepo haliongozwi na mtiririko wa upepo na daima hufanya kazi katika safu nyembamba ya safu za kukamata nishati, utendaji wa jenereta hupunguzwa kimantiki. Kwa hivyo, ili kudumisha nguvu ya kutosha ya vinu vya upepo vilivyo wima, matumizi yao mengi ya kufunika maeneo makubwa yanahitajika, ambayo haiwezekani kila wakati.

Miundo kulingana na rota ya Darrieus

Jenereta za turbine za upepo zenye kisukuku wima zinatokana na muundo wa rota wa Savonius au Darrieus. Lakini kundi hili pia lina tofauti zake na marekebisho ya kisasa. Maendeleo ya hivi karibuni ya kuahidi ni turbine ya helicoid ya Gorlov, iliyoundwa mwaka wa 2001. Ni aina ya kuendelea kwa dhana ya rotor ya Darrieus, lakini kwa fomu iliyoboreshwa zaidi. Vipande vya wima vya ond huruhusu nishati kuzalishwa kutoka kwa maji na mtiririko wa hewa na shughuli ndogo. Leo hizi jeneretahutumika katika mashamba maalumu ya upepo na kama sehemu ya mitambo ya kuzalisha umeme kwa maji.

Jenereta za upepo zenye vikuza sauti

Pia, kwa namna fulani, mwendelezo wa miundo ya kawaida ya vinu vya upepo, lakini iliyorekebishwa kwa ajili ya hali ya sasa ya uendeshaji ya teknolojia ya juu. Marekebisho na amplifiers ya mtiririko yanajulikana kwa kuwepo kwa gutter moja au zaidi, ambayo imeundwa kuzingatia mtiririko wa hewa. Vipengele vya umbo la koni ya aerodynamic kwa namna ya mifereji hiyo hiyo hukusanya mtiririko juu ya eneo kubwa, kuwaelekeza kwa hatua moja ya mwelekeo na hivyo kuongeza kasi ya mfumo wa blade. Ugumu wa kutumia mitambo ya upepo na amplifiers ya flux ni kwamba wanahitaji matumizi ya kikundi cha ziada cha kipengele. Zaidi ya hayo, inawezekana kufikia ongezeko kubwa la tija katika mifumo hiyo tu kwa kuunganisha vyanzo vya nishati vya ziada, ambayo sio haki kila wakati kiuchumi.

Mitambo ya upepo isiyo na gia

Kulingana na wazo la uboreshaji wa muundo, kibadala cha mtambo wa kuzalisha nishati ya upepo bila kisanduku cha gia pia kimeonekana. Badala yake, njia ya annular hutumiwa, inayotolewa na fimbo ya ndani ya chuma. Pete hii imewekwa karibu na mdomo wa rotor. Kundi la sumaku pia liko hapa, ambalo linaingiliana na fimbo ya chuma, na hivyo kuchangia kizazi cha sasa. Utendaji wa mitambo ya upepo bila sanduku la gia na kipenyo cha rotor ya karibu 200 cm inaweza kufikia 1500 kWh.katika mwaka. Faida kuu ya muundo huu ni kupunguzwa kwa upotezaji wa nishati unaotokea kwa kawaida katika uendeshaji wa jenereta zinazotolewa na sanduku za gia. Lakini unapaswa kulipa faida hii na mipaka ya kasi. Ili kitengo kiingie katika utiririshaji bora zaidi, kasi ya mtiririko inahitajika angalau 2 m/s.

Sifa za mitambo ya upepo ya viwanda

Vinu vya upepo vya viwandani vina tofauti mbili za kimsingi - saizi kubwa na pato la juu la nishati. Faida na hasara zote za vituo vya aina hii hutoka kwa vipengele hivi. Kuhusu muundo, inatosha kusema kwamba urefu wa windmills ya kisasa ya viwanda inaweza kufikia 150-200 m, na urefu wa blade unaweza kuwa zaidi ya 100 m. Nguvu ya juu pia inahitaji ugumu wa miundombinu ya kazi. Kwa hiyo, ili kudhibiti mchakato wa uongofu wa nishati, watawala wa jenereta ya upepo hutumiwa, ambayo inahakikisha kwamba malipo ya sasa ya pakiti ya betri yanazingatiwa. Aidha, uwekaji umeme wa mitambo hiyo ni pamoja na vibadilishaji vibadilishaji umeme na mifumo ya ulinzi wa mzunguko mfupi.

Vipengele vya mitambo ya upepo ya kaya

Vinu rahisi zaidi vya upepo vinaweza kutumika sio tu nyumbani, bali pia kuunganishwa kwa mkono. Kama sheria, hizi ni mitambo ya ukubwa mdogo na urefu wa si zaidi ya m 10, yenye uwezo wa kufanya kazi kwa nguvu ya 0.5-5 kW. Kama chanzo cha nishati kwa vifaa vya nyumbaniau vikundi vya kibinafsi vya vifaa vya umeme, chaguo hili linajihalalisha yenyewe. Hata hivyo, mitambo ya upepo ya compact hutumiwa kwa idadi kubwa leo na makampuni makubwa kwa vifaa vya uzalishaji wa nguvu. Kwa msingi wa mashamba madogo ya kinu, mifumo ya uzalishaji wa kutosha na ya kutegemewa huundwa inayoweza kushindana na jenereta zenye nguvu nyingi.

Vipengele vya mitambo ya upepo wa baharini

Umaarufu wa aina hii ya vinu vya upepo unatokana na faida kadhaa dhidi ya stesheni ambazo ziko ardhini. Hii ni hasa kuhusu hali ya kazi imara zaidi, kwani mtiririko wa upepo hauzuiliwi mbali na ukanda wa pwani. Wakati huo huo, miundo ya mitambo ya upepo wa pwani imegawanywa katika vikundi viwili - kusaidia na kuelea. Ya kwanza imewekwa kwenye maji ya kina kirefu na msaada wa kawaida kwenye ardhi chini ya maji. Vituo vya kuelea, mtawalia, vina jukwaa lao la kuelea lenye urekebishaji kwa njia ya nanga na vifaa vingine vya baharini.

Mchanganyiko wa miundo ya turbine ya upepo na fremu za ujenzi

Pia kuna kikundi kinachoahidi sana cha vinu vya upepo ambavyo vimeunganishwa kihalisi kwenye majumba ya majengo ya juu. Suluhisho hili lina faida mbili - hali nzuri ya "mapokezi" ya mtiririko na kupunguzwa kwa njia ya utoaji wa umeme, kwani chanzo cha mwisho cha usambazaji ni kawaida watumiaji ndani ya jengo. Kwa sasa, ushirikiano wa mitambo ya upepo wa aina hii mara nyingi hufanywa kwa kutumiamitungi maalum ya aerodynamic ambayo imewekwa kwenye paa za skyscrapers. Dhana ya mini-propellers pia inatengenezwa, ambayo inaweza kuwekwa katika sehemu yoyote ya tovuti ya ujenzi mrefu. Vifaa huunganishwa kihalisi ndani ya kuta, na kisha huunganishwa kwenye mfumo wa usambazaji wa nishati kwa ujumla, na kutoa kiasi kidogo lakini thabiti cha nishati.

Hitimisho

Katika miaka ya hivi majuzi, hamu ya kutumia mitambo ya upepo imeongezeka sana nchini Urusi. Vituo vikubwa vyenye uwezo wa hadi MW 30-50 vinawekwa mara kwa mara katika mikoa tofauti. Kwa nchi yetu, vinu vya upepo ni muhimu sana kwa sababu huturuhusu kutoa nishati kwa mikoa ya mbali ambapo kwa sasa hakuna uwezekano wa kuandaa njia zingine za usambazaji wa nishati. Sehemu ya mimea ndogo ya nguvu ya upepo pia inaendelea kikamilifu. Katika Urusi, mifumo ya nguvu ya mtu binafsi yenye uwezo wa 1-5 kW imekuwa maarufu sana. Wakati huo huo, watengenezaji hawakataa kuchanganya kanuni za uendeshaji wa windmills na injini za mwako ndani. Mafanikio katika mwelekeo huu yanaonyeshwa, hasa, na miundo ya upepo-dizeli. Bado ni vigumu kusema ni kiasi gani cha nishati ya upepo kitakuwa na mahitaji nchini Urusi katika miongo ijayo, kwani nafasi za vyanzo vya nishati za jadi bado ni nguvu. Lakini mienendo ya mpito kwa nishati mbadala kote ulimwenguni huenda ikachochea tasnia ya Urusi kuchunguza kikamilifu maeneo kama haya.