ميزات التشغيل والبناء للأنواع الحديثة من مزارع الرياح

يناقش المقال مبدأ التشغيل وخصائص أداء التصميم لتوربينات الرياح الحديثة للصناعة والقطاع الخاص.

منذ العصور القديمة ، حاولت البشرية ترويض الريح وجعلها في خدمتها. في البداية ، كانت هناك سفن شراعية تستخدم طاقة الرياح في حركتها ، ثم بدأ استخدام طواحين الهواء في الحياة اليومية ، ولكن الآن حان الوقت لاستخدام طاقة الرياح في مولدات الرياح لتوليد الكهرباء التي تخدم الناس.

في الخارج ، يتم إنتاج جزء كبير من الكهرباء عن طريق محطات طاقة الرياح (HPP) ، والتي ، بصراحة ، لا يمكن قولها عن روسيا ودول الفضاء ما بعد الاتحاد السوفيتي. من الواضح هنا - نحن من بين المتقاعسين.

إن استخدام مزارع الرياح في البلدان المتقدمة في العالم يجعل من الممكن ليس فقط حل مشاكل إمدادات الطاقة المستقلة للفيلات والمنازل الريفية ومجتمعات الداشا ، ولكن أيضًا المشاكل البيئية ، حيث لا يوجد تلوث بيئي أثناء إنتاج الكهرباء من حدائق توربينات الرياح الحديثة على الإطلاق.

دعونا نلقي نظرة على مبدأ التشغيل وبمزيد من التفصيل الأنواع الرئيسية لمحطات طاقة الرياح الحديثة.

مبدأ تشغيل مولدات الرياح

أي مبدأ للعمل محطة طاقة الرياح (HPP) تتمثل في تحويل الطاقة الحركية لتدفق الهواء المتحرك عبر مستوى الشفرات أو التوربينات إلى طاقة كهربائية - من خلال استخدام المولدات الكهربائية. النوع الأكثر شيوعًا من محطات طاقة الرياح الحديثة هو محطات طاقة الرياح ذات الشفرات ، والتي تجمع بين مولدات الرياح ذات الشفرات ومحور الدوران الأفقي والمولدات الدوارة مع دائري ، حيث - يقع محور الدوران عموديًا. أدناه سوف نلقي نظرة فاحصة على هذه الأنواع من مولدات الرياح.

تصميم الأنواع الرئيسية لتوربينات الرياح

يتكون كل مولد للرياح من الناحية الهيكلية من قاعدة ، تسمى بخلاف ذلك الصاري ، وجهاز دوار مع شفرات دوارة أو توربين رياح ، وكهرباء مولدة وبطارية. أيضًا ، يلزم وجود وحدة تحكم وتحويل في كل مزرعة رياح.

بالنسبة لعدد الشفرات ، يمكن أن تكون التوربينات الكهرومائية ثنائية وثلاثية ومتعددة الشفرات. التوربينات ثلاثية الشفرات هي الأكثر شيوعًا.لمنع حدوث عطل سابق لأوانه لتوربينات الرياح ، تم تجهيز محطات طاقة الرياح بنظام لتحقيق الاستقرار الميكانيكي الجوي لسرعة دوران شفراتها.

يتم توصيل المولد الكهربائي الذي يولد الكهرباء في محطة طاقة الرياح مباشرة بالتوربين الخاص بها ، عندما يكون محور دوران التوربينات الريحية والمولد متماثلين ، أو من خلال ناقل حركة ميكانيكي ينقل الحركات الدورانية لشفرات التوربين إلى مولد كهرباء. تستخدم مزارع الرياح الحديثة بشكل أساسي مولدات بدون فرش متعددة الأقطاب متزامنة مع مغناطيس دائم ، والتي يتم تصنيعها هيكليًا في مبيت مغلق تمامًا ومن عناصر قياسية.

اعتمادًا على اتجاه و "ضغط" تدفق الهواء على شفرات التوربين ، يمكن إعادة توجيهه بواسطة آلية دوران التركيب في الاتجاه الأمثل لتشغيله بكفاءة.

وظيفيًا ، تم تصميم وحدة التحكم والتحويل في الطاقة لتخزين الطاقة الكهربائية التي تولدها مزرعة الرياح في بطاريات التخزين الخاصة بها مع تحويلها لاحقًا من جهد تيار مستمر 12 فولت إلى جهد تيار متردد 220 فولت - عن طريق "عاكس".

تتيح وحدة التحكم أيضًا إمكانية مراقبة عملية شحن البطارية والتحكم فيها ، وطاقة المولد الكهربائي ، وما إلى ذلك.

تتيح لك الخيارات المختلفة لإنهاء مزارع الرياح الحديثة ، للاستخدام الصناعي وتلك المستخدمة في القطاع الخاص ، اختيار كل منها ، الخيار الأمثل لكل مستخدم.

في الوقت الحالي ، الأكثر انتشارًا في العالم هي مولدات الرياح من نوع الشفرة ، حيث يكون محور دوران الشفرات موازية أو أفقية لاتجاه تدفق الهواء. في الأساس ، سنتحدث عن توربينات الرياح هذه لاحقًا.

شفرة مزرعة رياح ذات محور دوران أفقي

تصل كفاءة استخدام طاقة الرياح لهذا النوع من توربينات الرياح إلى 48٪ ، وهي نسبة أعلى بكثير من تلك الخاصة بالمولدات الدوارة. يمكن أن يكون هذا النوع من مولدات الرياح بشفرتين وثلاث ريش.

هنا ، يتم تحقيق التشغيل الأكثر كفاءة للجهاز عندما يتم توجيه الرياح بشكل عمودي على مستوى دوران شفرات المولد. لذلك ، حتى من الناحية الهيكلية ، يحتوي هذا النوع من «توربينات الرياح» على جهاز يسمح بالدوران التلقائي للمولد بشكل متعامد مع اتجاه الرياح. يعتمد إنتاج الطاقة لهذا النوع من مزارع الرياح بشكل مباشر على سرعة الرياح (ضغطها) ، وكذلك على قطر ومساحة ريش التوربينات الريحية نفسها.

مزارع الرياح الدوارة أو الدوارة

يحتوي هذا النوع من توربينات الرياح على محور دوران عمودي ، مع وجود عجلة مثبتة عليه ومثبتة عليها ، لاستقبال الأسطح للرياح. من المزايا المهمة لهذا النوع من مزارع الرياح أنه يمكنها العمل دون تغيير مواقعها - في أي اتجاه لتدفق الهواء. هذا النوع من توربينات الرياح بطيئة الحركة وصامتة ، وتستخدم المولدات الكهربائية متعددة الأقطاب منخفضة السرعة كمولدات لتوليد الطاقة.

مزرعة رياح حديثة ذات محور دوران أفقي ورأسي

أنواع أخرى من مزارع الرياح الحديثة

بالإضافة إلى ذلك ، في الآونة الأخيرة ، ظهرت أحدث التطورات في توربينات الرياح بتصميمات جديدة بشكل أساسي ، والتي تتكون هيكليًا من قاعدة ثلاثية المحامل تقع على أساس قوي. يتم تركيب مولد على شكل حلقة على القاعدة ، مع محمل مدمج ودوار مركزي. يمكن أن يصل قطر حلقة هذا المولد إلى أكثر من 100 متر. تستخدم مزارع الرياح هذه لإنتاج الطاقة الصناعية.

هناك أيضًا مزارع رياح قيد التشغيل ، تتكون من عدة عشرات من توربينات الرياح الصغيرة - وحدات ، متحدة هيكليًا في نظام تصحيح واحد لتوليد الكهرباء.

في الآونة الأخيرة ، طور المتخصصون الأمريكيون ودخلوا في الإنتاج الصناعي محطة طاقة الرياح التوربينية الصغيرة "Windgate" المخصصة للقطاع الخاص. يبلغ قطر عجلة التوربين 1.8 متر وتدور على محور أفقي. نهايات شفرات مثل هذا التوربينات لها مغناطيس دائم ، ونتيجة لذلك لدينا بالفعل دوار كبير - يدور في غلاف متكامل للجزء الثابت للتركيب. يمكن تركيب مولدات الرياح هذه على سطح منزل خاص أو كوخ وهي فعالة للغاية ، ويبلغ سعرها حوالي 4.5-5 آلاف دولار أمريكي.

خاتمة

وتجدر الإشارة إلى أن بناء محطات طاقة الرياح يتم تحسينه باستمرار ، وبالتالي ، فإن معاييرها التكنولوجية ، والديناميكا الهوائية تتحسن ، والأهم من ذلك ، أن سعر كتل الطاقة النظيفة بيئيًا في المستقبل أصبح أقل فأكثر "قضم" لمستهلك بسيط.