A szélturbinák tervezése és alkalmazása

Előző

A nem megújuló természeti erőforrások felhasználása miatti energiatermelés növekedését korlátozza az a küszöb, amely mögött a teljes nyersanyag-termelés áll. Az alternatív energia, beleértve a szélenergia-termelést is, csökkenteni fogja az élőhely terheit.

Bármilyen tömeg mozgása, beleértve a levegőt is, energiát termel. A szélmotor a légáram mozgási energiáját mechanikai energiává alakítja. Ez az eszköz a szélenergia alapja, alternatív irány a természeti erőforrások felhasználásában.

a tartalomhoz?

Hatékonyság

ilyen
Egy bizonyos típusú és kialakítású egység energiahatékonyságának becslése, összehasonlítása a hasonló motorok mutatóival meglehetősen egyszerű. Meg kell határozni a szélenergia felhasználási együtthatóját (KWEV). Kiszámítása a szélmotor tengelyére kapott teljesítmény és a szélmalom felületén ható széláram teljesítményének aránya.

A szélenergia felhasználási együtthatója különböző létesítményeknél 5 és 40% között mozog. Az értékelés hiányos lesz, ha nem veszi figyelembe a létesítmény tervezésének és építésének költségeit, a megtermelt villamos energia mennyiségét és költségét. Az alternatív energiában fontos tényező a szélerőmű megtérülési ideje, de az ebből eredő környezeti hatás elszámolása is kötelező.

a tartalomhoz?

Osztályozás

A megtermelt energia felhasználásának elve szerint a szélmotorok két osztályba sorolhatók: • lineáris; • ciklikus.

a tartalomhoz?

Lineáris típus

A lineáris vagy mobil szélturbina a légáram energiáját mechanikai mozgási energiává alakítja. Ez lehet vitorla, szárny. Mérnöki szempontból ez nem szélmotor, hanem mozgató.

a tartalomhoz?

Ciklikus típus

Ciklikus motoroknál maga a ház álló helyzetben van. A légáramlás forog,ciklikus mozgások végzése, munkarészei. A forgás mechanikai energiája a legalkalmasabb villamos energia előállítására, egy univerzális energiaforma. A ciklikus szélturbinák közé tartoznak a szélmalmok. Az ősi szélmalmoktól a modern szélenergia-berendezésekig terjedő szélkerekek kialakításukban és a légáramlás erejének teljes kihasználásában különböznek. Az eszközöket nagy sebességűre és lassúra, valamint a rotor forgástengelyének vízszintes vagy függőleges iránya szerint osztják fel.

a tartalomhoz?

Vízszintes

ilyen
A vízszintes forgástengelyű szélmotorokat szárnyasnak nevezzük.A forgórész tengelyéhez több lapát (szárny) és egy lendkerék csatlakozik. Maga a tengely vízszintesen helyezkedik el. A készülék fő elemei: szélmalom, fej, farok és torony. A szélmalom egy függőleges tengely körül forgó fej alá van szerelve, amelybe a motor tengelye és az erőátviteli mechanizmusok vannak rögzítve. A farok lapátként működik, és a szélmalom fejét a szél áramlási irányával ellentétes irányba fordítja.

A légáramlások nagy sebességénél (15 m/s és nagyobb) ésszerű nagy sebességű vízszintes szélmotorok használata. A vezető gyártók két- és háromlapátos egységei 30%-os hatékonyságot biztosítanak. A saját készítésű szélmotor légáram-kihasználási tényezője akár 20%. A készülék hatékonysága a gondos számítástól és a pengék minőségétől függ.

A lapátos szélmotorok és a szélturbinák a tengely nagy forgási sebességét biztosítják, ami lehetővé teszi a teljesítmény közvetlen átvitelét a generátor tengelyére. Jelentős hátránya, hogy gyenge szél esetén az ilyen szélmotorok egyáltalán nem működnek. Indítási problémák léphetnek fel, amikor szélmentes állapotról erős szélre váltunk.

Békésa vízszintes motorok több lapáttal rendelkeznek. A légáramlással való kölcsönhatás jelentős területe hatékonyabbá teszi őket gyenge szél esetén. A létesítmények azonban jelentős felhajtóerővel rendelkeznek, ami megköveteli a széllökések elleni védekezésüket szolgáló intézkedések elfogadását. A legjobb KVEV mutató 15%. Az ilyen berendezéseket ipari méretekben nem használják.

a tartalomhoz?

Függőleges körhinta típus

Az ilyen eszközökben a lapátokat a kerék (rotor) függőleges tengelyére szerelik fel, hogy fogadják a levegőáramlást. A csappantyú teste és rendszere biztosítja, hogy a szél áramlása a szélmalom egyik felét elérje, az ebből adódó erőkifejtési nyomaték biztosítja a forgórész forgását.

A lapátos egységekhez képest a körhinta szélmotor nagyobb nyomatékot produkál. A légáramlás sebességének növekedésével gyorsan munkamódba lép (vonóerő szempontjából), a forgási sebességnek megfelelően stabilizálódik. De az ilyen egységek lassan mozognak. A tengely forgásának elektromos energiává alakításához speciális generátorra (multipólusra) van szükség, amely alacsony fordulatszámon képes működni. Az ilyen típusú generátorok nem elterjedtek. A sebességváltó-rendszer alkalmazását az alacsony hatásfok korlátozza.

A körhinta szélmotorja könnyebben kezelhető. Maga a kialakítás biztosítja a forgórész fordulatszámának automatikus beállítását, amely lehetővé teszi a szél irányának nyomon követését.

a tartalomhoz?

Függőleges: ortogonális

Az ortogonális szélturbinák és szélturbinák a legígéretesebbek a nagyüzemi energiatermelésben. Az ilyen egységek használati tartománya a szélsebességtől függően 5-16 m/s. Ők gyártják, a teljesítményt 50 ezer kW-ra növelik. Az ortogonális beépítés lapátprofilja hasonló a repülőgép szárnyának profiljához. Ahhoz, hogy a szárny működni kezdjen, levegőáramot kell rá juttatni, mint a repülőgép felfutásakorlevesz Előtte fel kell pörgetni a szélmotort is, mivel elhasználta az energiát. E feltétel teljesítése után a telepítés generátor üzemmódba kapcsol.

a tartalomhoz?

Következtetések

A szélenergia az egyik legígéretesebb megújuló energiaforrás. A szélmotorok és szélturbinák ipari felhasználásának tapasztalatai azt mutatják, hogy a hatásfok a szélgenerátorok kedvező légáramlású helyeken való elhelyezésétől függ. A blokkok építésénél a modern anyagok felhasználása, az új áramtermelési és -tárolási sémák alkalmazása biztosítja a szélturbinák megbízhatóságának és energiahatékonyságának további növelését.

Következő

Olvassa el tovabba: