كيف تعمل توربينات الرياح الصناعية القوية

رد الفعل الطبيعي للغلاف الجوي على التسخين غير المتكافئ لطبقاته المختلفة هو الرياح. يتسبب الانخفاض الناتج في الضغط الجوي في هبوب الرياح من مناطق الضغط العالي إلى مناطق الضغط المنخفض ، وكلما زاد فرق الضغط ، زادت قوة الرياح - زادت سرعتها. نظريًا ، تشير التقديرات إلى أن ما يصل إلى 2٪ من الإشعاع الشمسي يتم تحويله إلى طاقة رياح ميكانيكية بسبب الحركة الطبيعية للهواء في الغلاف الجوي.

من المعروف أن تضاريس منطقة معينة يمكن أن تضخم الرياح أو تقيد تدفق الهواء. لذلك ، في مناطق السلاسل الجبلية والممرات بالقرب من وديان الأنهار ، تعتبر الظروف المثالية لتركيب توربينات الرياح مثالية حقًا. وإذا تذكرنا أن القوة التي يمكن الحصول عليها من الرياح تتناسب مع كتلة الهواء المار عبر التوربين ومكعب سرعته ، فمن السهل أن نفهم الاحتمالات التي تفتح بسرعة في هذا الاتجاه.

تعتبر الرياح بلا شك واحدة من أكثر مصادر الطاقة الطبيعية المتجددة الواعدة.ليس من قبيل الصدفة أنه في العديد من البلدان ، عامًا بعد عام ، يتم بناء المزيد والمزيد من مزارع الرياح ، ومزارع الرياح ، على وجه الخصوص ، في الأجزاء الساحلية من البحار والمحيطات والسهول.

لا تساهم الطبيعة العاصفة للرياح في الإمداد المستقر للشبكات الكهربائية ، وبالتالي فإن تراكم الطاقة لغرض استخدامها الإضافي يصبح مهمة مهمة. ولكن يتم حل هذه المهمة - حيث يتم بناء أنظمة تخزين البطاريات الصناعية والخاصة ، ويتم اتخاذ تدابير لضمان عدم انقطاع التيار الكهربائي.

والآن يمكننا أن نقول بثقة أن مولد الرياح الصناعي القوي (مثل Enercon E-126) بسعة 6-8 ميجاوات ، المدمج في نظام إمداد الطاقة لمدينة صغيرة ، سيكون قادرًا على تلبية احتياجات سكانها واحتياجات البنية التحتية المكهربة.

ومع ذلك ، دعنا نصل إلى النقطة ونلقي نظرة على جهاز مولد الرياح الصناعي. بعد كل شيء ، كل مولد للرياح هو نتاج فكر هندسي دقيق ، نتيجة حسابات دقيقة وتصميم طويل للحصول على محول فعال وموثوق لطاقة الرياح إلى طاقة كهربائية ، وهذا هو السبب في أن كل تفاصيل هيكل ضخم ليست عرضية بأي حال من الأحوال . على سبيل المثال ، سوف نشير إلى تصميم مولد الرياح Enercon E-126 ونلقي نظرة على أجزائه الرئيسية.

برج

البرج (7) ، الذي يبلغ ارتفاعه عشرات الأمتار ، يدعم مولد الرياح الصناعي. وهي مصنوعة بالكامل من الخرسانة المسلحة عن طريق الصب المتسلسل في القوالب أو مجمعة من حلقات خرسانية قصيرة مسلحة مثبتة بالتتابع فوق بعضها البعض ومتصلة بسحب كبلات الإطار من خلالها.الخرسانة المسلحة قوية بما يكفي لتحمل التوربين الثقيل والكنيسة عالياً ، فضلاً عن تحمل الحمل الناتج عن تشغيل توربينات الرياح ، مما يمنع الهيكل من الانقلاب.

ترتكز قاعدة البرج على قاعدة خرسانية مسلحة (8) يتناسب وزنها مع وزن البرج نفسه. على سبيل المثال ، يبلغ إجمالي وزن توربينات الرياح Enercon E-126 حوالي 6000 طن. الدعامة ليست أسطوانية الشكل ، ولها شكل أقرب إلى مخروط مقطوع منه إلى أسطوانة. يتم توسيع البرج عند القاعدة ، ويحافظ على الهيكل بأكمله في الموضع الصحيح بشكل آمن.

ريش ودوار

يتم تصنيع الشفرات (6) والدوار (5) لتوربينات الرياح الصناعية من ألياف مركبة خاصة تعتمد على الفولاذ ، ويتم تجميع الشفرات من مقاطع منفصلة أو تصنيعها كوحدة متراصة ، اعتمادًا على نطاقها. كقاعدة عامة ، يتم استخدام البراغي والمحور لربط الشفرات بالدوار. يتم توصيل الشفرات نفسها بالمحور ، ويتم توصيل المحور مباشرة بدوار المولد.

دوران التوربين حول البرج

لتدوير التوربين حول البرج ، أ محرك غير متزامن (3) متصل بواسطة ترس بالحلقة عند قاعدة الكنة. اعتمادًا على حجم مولد الرياح وقوته ، يمكن أن يكون هناك من واحد إلى ثلاثة محركات من هذا القبيل.

مولد طاقة

إذا تم استخدام وحدات سابقة مشابهة في التصميم للمولدات المتزامنة القياسية كمولدات لتوربينات الرياح ، فقد ظهر في بداية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين مثل هذا الابتكار مثل مولد الحلقة (1). هنا يكون دوار التوربين المتصل بالمحور هو أيضًا دوار المولد.

توجد ملفات الإثارة المستقلة على الدوار الدائري ، وتشكل أقطابًا مغناطيسية ، وعلى التوالي على الجزء الثابت من لف الجزء الثابت. ينقسم لف الجزء الثابت إلى أجزاء (في حالة Enercon E -126 - إلى أربعة أجزاء) ، كل منها متصل بمعدّل منفصل. يقع جهاز التحكم في المولد في غرفة المحرك (2) بالكنة.

العاكس

بعد التصحيح ، يتم توفير جهد مباشر يبلغ 400 فولت للعاكس (4) المثبت في قاعدة البرج ، حيث يتم تحويل الطاقة إلى تيار متردد وبعد التحويل يتم توفيرها لخط الطاقة.

نظرنا إلى المكونات الرئيسية لتوربينات الرياح الصناعية الحديثة باستخدام نموذج Enercon E-126 ، الذي تم تركيبه لأول مرة بالقرب من مدينة إمدن الألمانية في عام 2007. تبلغ قدرة المولد حاليًا 7.58 ميجاوات ، وهو ما يكفي لتزويد 4500 فيلا بالطاقة. الكهرباء على مدار السنة.

حتى الآن ، قامت Enercon ببناء أكثر من 13000 من هذه التوربينات الريحية في جميع أنحاء العالم ، مع إجمالي قدرتها المركبة بالفعل في عام 2010 تتجاوز 2846 ميجاوات.