فئات وخصائص البناء ومخطط تشغيل توربينات الرياح

تتناقص موارد الطاقة الطبيعية للأرض باستمرار ، مما يؤدي إلى البحث المستمر للبشرية عن مصادر طاقة جديدة وبديلة ومتجددة تضمن حياتها ، سواء الآن أو في المستقبل. أحد مصادر الطاقة البديلة والمتجددة هو الطاقة الموجودة في طاقة الرياح.

تم بناء أول توربينات الرياح ، التي استخدمت طاقة الرياح لإنتاج الكهرباء ، في الدنمارك في أواخر القرن التاسع عشر. منذ ذلك الحين ، استخدمت البشرية طاقة الرياح باستمرار ، خاصة في المناطق التي يصعب الوصول إليها حيث يستحيل استخدام مصادر أخرى للطاقة. بالطبع ، استخدام طاقة الرياح ليس بالمقياس الذي نتمناه أن يكون.

ما هو مبدأ مولد الرياح لتوليد الكهرباء؟

هنا يحدث كل شيء بكل بساطة.تدير الرياح بضغطها عجلة ذات ريش ، والتي من خلال علبة التروس تنقل عزم الدوران الناتج إلى عمود مولد توربين الرياح ... يولد العمود مع دوار مولد الرياح الذي يدور في الجزء الثابت الخاص به تيارًا كهربائيًا مباشرًا لنا .

حزمة بطارية تتكون من بطارية واحدة أو أكثر ومضمنة في التصميم WPP (محطة طاقة الرياح) - يعمل كجهاز تخزين للكهرباء "الزائدة" غير المستخدمة حاليًا والتي تُعطى للمستهلكين عند الحاجة ، على سبيل المثال أثناء غياب الرياح. جهاز تحويل الجهد (العاكس) ، بوظيفته ، لديه تحويل التيار الكهربائي المباشر إلى تيار متناوب ، بجهد رئيسي 220 فولت وتردد 50 هرتز.

تنتج الصناعة الحديثة توربينات الرياح (WPP) من أصغرها ، على سبيل المثال G-60 بخمس شفرات بقطر 0.75 متر فقط ووزنها 9 كجم فقط بقوة حوالي 60 واط ، إلى توربينات الرياح الصناعية الكبيرة بقدرة قطر العجلة حوالي 60 م.

الآن دعنا ننتقل إلى المبادئ الأساسية المستخدمة في تصنيف توربينات الرياح.

تصنيف توربينات الرياح حسب محور الدوران.

فيما يتعلق بموقع محور دوران دواره - تتوفر مولدات الرياح بمحور دوران أفقي ورأسي.

• أشهر مولدات الرياح في العالم ذات محور دوران أفقي للدوار ، عندما يكون هذا المحور موازيًا لسطح الأرض. يطلق على هذا النوع من توربينات الرياح اسم «طواحين الهواء». يتحول محور مولدات الرياح هذه تلقائيًا إلى الريح ، حتى مع قوتها الصغيرة.

• تدور ريش توربينات الرياح ذات المحور الرأسي للدوران في مستوى عمودي على مستوى سطح الأرض.هنا ، لا يلزم تشغيل التوربين نفسه في اتجاه الريح ، لأن الرياح من جميع الاتجاهات الممكنة ستدير التوربين بأي حال من الأحوال. في أي اتجاه للرياح ، يكون للتوربينات ذات المحور الرأسي للدوران نصف شفراتها فقط موجهة نحو الريح ، وبالتالي ، في مثل هذه المولدات ، يتم إهدار نصف طاقتها فعليًا.

من السهل جدًا تركيب وصيانة توربينات الرياح ذات المحور الرأسي للدوران ، نظرًا لأن المولد وعلبة التروس الخاصة بها تقع على سطح الأرض. تشمل عيوب المولدات ذات المحور الرأسي للدوران تركيبها الباهظ التكلفة ومساحة كبيرة مشغولة بواسطة هذا المولد ، مقارنة بمولد بمحور دوران أفقي.

أما بالنسبة لمجالات تطبيق المولدات بمحاور مختلفة لدوران الريش ، فينبغي القول أن مولدات الرياح ذات المحور الأفقي للدوران تستخدم في الغالب لإنتاج الطاقة الصناعية ، على الرغم من وجود الكثير منها في القطاع الخاص بين السكان. تستخدم توربينات الرياح ذات المحور الرأسي بشكل أساسي لتوليد الكهرباء في القرى الريفية والمزارع الخاصة الصغيرة.

تصنيف توربينات الرياح حسب عدد الريش.

وفقًا لعدد الشفرات ، تكون مولدات الرياح ثنائية الشفرات وثلاثية الشفرات ومتعددة الشفرات ، حيث يبلغ عدد ريش التوربينات حوالي 50 قطعة وأكثر.

تُستخدم توربينات الرياح متعددة الشفرات عندما تكون حقيقة وجود عدد كبير من الثورات في التوربينات ضرورية ، على سبيل المثال ، لتشغيل مضخة لضخ المياه وما إلى ذلك. لغرض توليد الكهرباء ، لا يتم استخدام توربينات الرياح هذه فعليًا .

التصنيف حسب المادة المستخدمة في صنع الشفرات.

يتم تمييز الفئات التالية من توربينات الرياح هنا:

• المولدات العائمة أو "المشاة الشراعي".

• مجموعات المولدات ذات الشفرات الصلبة.

لاحظ أن تصنيع الشفرات الشراعية أسهل بكثير وأرخص في التصنيع من الشفرات الصلبة المصنوعة من المعدن أو الألياف الزجاجية.

لا يتم استخدام الشفرات من نوع الشراع تقريبًا من قبل السكان ، لأن مادة التغطية لهذه الشفرات تتطلب استبدالها تقريبًا بعد كل رياح "خطيرة".

تصنيف توربينات الرياح حسب درجة ميل المروحة.

من حيث هذا المقياس ، تحتوي جميع توربينات الرياح على مراوح ثابتة ومتغيرة. من الواضح أن الدرجة المتغيرة لمروحة التوربينات الريحية تؤدي إلى زيادة كبيرة في نطاق سرعات الدوران المثلى لشفراتها. ولكن في الوقت نفسه ، فإن الآلية التي توفر هذه الوظائف لمولدات الرياح معقدة للغاية وتتطلب المعادن - الأمر الذي يؤدي إلى حد كبير إلى زيادة تكلفة تصميم مولد الرياح نفسه ، فضلاً عن انخفاض موثوقيته في التشغيل .

توربينات الرياح الحديثة في القطاع الخاص

خاتمة.

أخيرًا ، بعمل ملخص صغير للمواد التي قدمناها ، سنقول أن هناك العديد من المشاريع والتصنيفات لمحطات طاقة الرياح في العالم. لذلك ، يحتاج كل منا ، لاختياره الأمثل في مزرعته ، إلى المعرفة المناسبة ، والتي نحاول توفيرها لك في مقالاتنا.