Shamol elektr stansiyalari: turlari, dizaynlari, afzalliklari

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 10:44

Shamol energetikasi energiya ta'minotining yangi tarmog'idan yiroq, ammo hozirgi sharoitda u keyingi rivojlanishning istiqbolli yo'nalishining tobora yaqqol namoyon bo'ladigan xususiyatlariga aylanib bormoqda. Shamol generatorlarini texnik qo'llash bo'yicha universal tushunchalar haqida gapirish hali ham qiyin, ammo individual muhandislik echimlaridan foydalanishdagi taraqqiyot yaqin kelajakda yagona yagona strukturaviy model paydo bo'lishini ko'rsatadi. Shu bilan birga, dunyoda bir necha turdagi shamol turbinalari qo'llaniladi, ularning har biri o'zining kuchli tomonlariga ega.

Shamol turbinalari ishlashning umumiy printsipi

Ko'pgina zamonaviy muqobil energiya manbalari singari, shamol turbinasi ham tabiiy jarayon natijasida ta'sir qiluvchi kuch tufayli ishlaydi. Biz notekis isitish natijasida yuzaga keladigan shamol oqimlari haqida gapiramizquyosh tomonidan er yuzasi. Deyarli barcha shamol turbinalari quyidagi printsipga muvofiq ishlaydi: havo oqimlari g'ildirakni pichoqlar bilan maxsus shaftada aylantiradi, shu bilan generator yoki akkumulyator to'plamiga momentni uzatadi. Barqarorlik va havo harakatining etarli kuchi sharoitida elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun shamol tegirmonlari 45-50% samaradorlikni ta'minlashga qodir. Shamolning o'zgaruvchanligi va uning kuchi shamol turbinalari konstruktsiyalarining xilma-xilligini aniqlaydi, ular ham foydalanishning o'ziga xos iqlim sharoitlari asosida hisoblanadi.

Shamol turbinalarining asosiy afzalliklari nimada?

Shamol turbinalari samaradorligini an'anaviy energiya manbalari bilan solishtirganda ham, qayta tiklanadigan bepul manbalarda ishlaydigan generatorlar fonida ham baholash mumkin. Kelajakda ularning muvaffaqiyatli rivojlanishiga umid beradigan bunday tizimlarning eng aniq afzalliklari quyidagilardir:

• Shamol energiyasining oʻzi nafaqat qayta tiklanadigan, balki toʻplash va qayta ishlash uchun ham mavjud.
• Iqtisodiy foyda. Muayyan iqtisodiy ko'rsatkichlar bo'yicha bir ma'noli baholash hali turli xil ko'rsatkichlar bilan ishlaydigan tizimlarning xilma-xilligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin emas. Ammo biz alohida loyihalar tomonidan ko'rsatilgan ajoyib natijalar haqida gapirishimiz mumkin. Masalan, dengizdagi yirik shamol tegirmonidan bir kilovatt elektr energiyasi qancha turadi? Biz 2-12 rubl oralig'ida gapirishimiz mumkin. 1 kVt/soat uchun.
• Ekologik toza. Shamol turbinalarining ishlashi zararli ta'sir ko'rsatmaydihavoni ifloslantiruvchi moddalar emissiyasi.
• Ixcham. Shamol turbinasini, hatto sanoat formatida ham o'rnatishni an'anaviy elektr stantsiyalari bilan taqqoslab bo'lmaydi. Bu asosan bunday tizimlarning yordamchi aloqa va resurslardan mustaqilligi va avtonomligi bilan bog‘liq.

Gorizontal o'q generatorlari

Bunday shamol tegirmonlarining dizayn sxemasi elektr generatori, vites qutisi, pichoqlar va ramkali minora mavjudligini nazarda tutadi. Pichoqlarning konfiguratsiyasi havo huni ichiga oqadigan tarzda amalga oshiriladi, bu esa burilish momentini yaratadi. Elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun bunday shamol tegirmonlarining ishlashining muhim sharti oqimlarning harakatlanish xususiyatlariga (yo'nalishi va kuchi) moslashish qobiliyatidir. Buning uchun tuzilmalar er yuzasiga nisbatan pichoqlarni burish va egish mexanizmlari bilan ta'minlangan. Eng ilg'or modellarda avtomatik boshqaruvga ega kontrollerlar ham qo'llaniladi. Shamol g'ildiragini amalga oshirishga kelsak, uch pichoqli konfiguratsiya ko'pincha gorizontal sxemalarda qo'llaniladi. Bundan tashqari, generatorlarning ishlashini oshirish uchun muhandislar, masalan, konstruksiyalarni ishlab chiqarishda plastik va engil metallardan qimmat kompozit elementlarga o'tishning hozirgi tendentsiyasini tushuntiradigan funktsional qabul qiluvchi qismning hajmini oshirishga moyildirlar.

Vertikal o'q generatorlari

Bunday generatorlar gorizontal tuzilmalardan sezilarli ustunlikka ega,o'rnatishni nazorat qilish va nazorat qilish uchun qo'shimcha vositalarga ehtiyoj yo'qligidan iborat. Ya'ni, ish jarayonida vertikal o'qi bo'lgan shamol tegirmoni oqimlarning harakatiga hech qanday tarzda mos kelmaydi. Havo massalari bilan o'zaro ta'sir qilishning bu xususiyati bir vaqtning o'zida shamol generatori pichoqlaridagi kuchlanishni pasaytiradi va giroskopik yuklarni kamaytiradi. Zavodning dvigatelini tashkil etuvchi tishli generator shikast yoki ishdan chiqish xavfisiz struktura minorasining tagida joylashgan bo'lishi mumkin. Lekin nima uchun tasvirlangan afzalliklarga ega vertikal o'rnatishlar butunlay gorizontal shamol tegirmonlarini almashtirmadi? Afsuski, bu modellar ham sezilarli kamchiliklarga ega. Shamol g'ildiragi shamol oqimlari bilan boshqarilmagani va har doim energiyani tortib olishning tor diapazonida ishlaganligi sababli, generatorning ishlashi mantiqiy ravishda kamayadi. Shuning uchun vertikal shamol tegirmonlarining etarli quvvatini saqlab qolish uchun ularni katta maydonlarni qamrab oladigan ommaviy ishlatish talab qilinadi, bu har doim ham mumkin emas.

Darrieus rotoriga asoslangan dizaynlar

Vertikal pervaneli shamol turbinasi generatorlari Savonius yoki Darrieus rotor dizayniga asoslangan. Ammo bu guruhning o'ziga xos o'zgarishlari va zamonaviy modifikatsiyalari ham bor. Eng istiqbolli so'nggi ishlanma 2001 yilda yaratilgan Gorlov helikoid turbinasidir. Bu Darrieus rotor kontseptsiyasining o'ziga xos davomi, ammo yanada optimallashtirilgan shaklda. Spiral vertikal pichoqlar minimal faollik bilan suv va havo oqimlaridan energiya ishlab chiqarish imkonini beradi. Bugungi kunda bu generatorlarixtisoslashgan shamol stansiyalarida ham, gidroelektrostansiyalarning bir qismi sifatida ham qoʻllaniladi.

Oqim kuchaytirgichli shamol generatorlari

Shuningdek, qaysidir ma'noda shamol tegirmonlarining klassik dizaynlarining davomi, ammo hozirgi yuqori texnologiyali ish sharoitlariga moslashtirilgan. Oqim kuchaytirgichlari bilan o'zgartirishlar havo oqimlarini kontsentratsiyalash uchun mo'ljallangan bir yoki bir nechta oluklar mavjudligi bilan ajralib turadi. Xuddi shu oluklar ko'rinishidagi aerodinamik konus shaklidagi elementlar oqimlarni katta maydonda to'playdi, ularni bir yo'nalish nuqtasiga yo'n altiradi va shu bilan pichoq tizimining tezligini oshiradi. Shamol turbinalarini oqim kuchaytirgichlari bilan ishlatishning qiyinligi shundaki, ular qo'shimcha elementar guruhdan foydalanishni talab qiladi. Bundan tashqari, bunday tizimlarda faqat yordamchi energiya manbalarini ulash orqali unumdorlikning sezilarli o'sishiga erishish mumkin, bu har doim ham iqtisodiy jihatdan oqlanmaydi.

Tishlisiz shamol turbinalari

Tuzilmaviy optimallashtirish g'oyasiga muvofiq shamol elektr stantsiyasining vites qutisi bo'lmagan varianti ham paydo bo'ldi. Buning o'rniga, ichki metall novda bilan ta'minlangan halqali kanal ishlatiladi. Ushbu halqa rotor jantining atrofida o'rnatiladi. Bu erda bir guruh magnitlar ham joylashgan bo'lib, ular metall novda bilan o'zaro ta'sir qiladi va shu bilan oqim hosil bo'lishiga hissa qo'shadi. Taxminan 200 sm diametrli rotorli vites qutisi bo'lmagan shamol turbinalarining ishlashi 1500 kVt / soatga yetishi mumkin.yilda. Ushbu dizaynning asosiy afzalligi - vites qutilari bilan jihozlangan generatorlarning ishlashida tabiiy ravishda yuzaga keladigan energiya yo'qotishlarini kamaytirishdir. Lekin bu afzallik uchun tezlik cheklovlari bilan to'lashingiz kerak. Jihoz optimal ish oqimiga kirishi uchun kamida 2 m/s oqim tezligi talab qilinadi.

Sanoat shamol turbinalarining xususiyatlari

Sanoat shamol tegirmonlari ikkita asosiy farqga ega - katta hajm va yuqori quvvat chiqishi. Ushbu turdagi stantsiyalarning afzalliklari ham, kamchiliklari ham ushbu xususiyatlardan kelib chiqadi. Tuzilishga kelsak, zamonaviy sanoat shamol tegirmonlarining balandligi 150-200 m ga yetishi mumkinligini aytish kifoya, pichoq oralig'i esa 100 m dan ortiq bo'lishi mumkin. Yuqori quvvat, shuningdek, funktsional infratuzilmaning murakkabligini talab qiladi. Shunday qilib, energiyani konvertatsiya qilish jarayonini boshqarish uchun batareya paketining joriy zaryadini hisobga olishni ta'minlaydigan shamol generatori kontrollerlari qo'llaniladi. Bundan tashqari, bunday qurilmalarni elektr to'ldirish inverterlar va qisqa tutashuvdan himoya qilish tizimlarini o'z ichiga oladi.

Maishiy shamol turbinalarining xususiyatlari

Eng oddiy shamol tegirmonlarini nafaqat uyda ishlatish, balki qo'lda yig'ish ham mumkin. Qoida tariqasida, bu balandligi 10 m dan oshmaydigan, 0,5-5 kVt quvvatda ishlashga qodir bo'lgan kichik o'lchamli qurilmalar. Maishiy texnika uchun passiv energiya manbai sifatidayoki elektr qurilmalarining alohida guruhlari, bu variant o'zini oqlaydi. Biroq, ixcham shamol turbinalari bugungi kunda yirik kompaniyalar tomonidan ishlab chiqarish ob'ektlarini energiya bilan ta'minlash uchun ko'p miqdorda qo'llaniladi. Mini shamol tegirmonlari negizida yuqori quvvatli yagona generatorlar bilan raqobatlasha oladigan yetarlicha samarali va ishonchli tizimlar yaratilgan.

Dengizdagi shamol turbinalarining xususiyatlari

Bu turdagi shamol tegirmonlarining mashhurligi quruqlikda joylashgan stantsiyalarga nisbatan bir qator afzalliklarga bog'liq. Bu, asosan, yanada barqaror ish sharoitlari haqida, chunki shamol oqimlari qirg'oq chizig'idan uzoqda to'sqinlik qilmaydi. Shu bilan birga, dengizdagi shamol turbinalarining konstruktsiyalari ikki guruhga bo'linadi - qo'llab-quvvatlovchi va suzuvchi. Birinchisi, suv ostidagi erga klassik tayanch bilan sayoz suvga o'rnatiladi. Suzuvchi stansiyalar mos ravishda langar va boshqa dengiz qurilmalari yordamida mahkamlangan oʻzlarining suzuvchi platformalariga ega.

Shamol turbinasi konstruksiyalarining qurilish ramkalari bilan kombinatsiyasi

Bundan tashqari, ko'p qavatli binolarning korpusiga tom ma'noda birlashtirilgan shamol tegirmonlarining juda istiqbolli guruhi mavjud. Ushbu yechim ikkita afzalliklarga ega - oqimlarni "qabul qilish" uchun qulay sharoitlar va elektr energiyasini etkazib berish yo'lini qisqartirish, chunki etkazib berishning yakuniy manbai odatda bino ichidagi iste'molchilardir. Hozirgi vaqtda ushbu turdagi shamol turbinalarini integratsiyalash ko'pincha yordamida amalga oshiriladiosmono'par binolarning tomlariga o'rnatilgan maxsus aerodinamik tsilindrlar. Baland qurilish maydonchasining istalgan qismiga joylashtirilishi mumkin bo'lgan mini-parvonalarning kontseptsiyasi ham ishlab chiqilmoqda. Qurilmalar tom ma'noda devorlarga birlashtirilgan, shundan so'ng ular umumiy quvvat tizimiga ulanadi va kichik, ammo barqaror energiya chiqaradi.

Xulosa

Soʻnggi yillarda Rossiyada shamol turbinalariga qiziqish sezilarli darajada oshdi. Turli hududlarda vaqti-vaqti bilan 30-50 MVt gacha quvvatga ega yirik stansiyalar ishga tushiriladi. Mamlakatimiz uchun shamol tegirmonlari ayniqsa foydalidir, chunki ular hozirgi vaqtda energiya ta'minotining boshqa vositalarini tashkil etish imkoni bo'lmagan chekka hududlarni energiya bilan ta'minlashga imkon beradi. Kichik shamol elektr stantsiyalari segmenti ham faol rivojlanmoqda. Rossiyada 1-5 kVt quvvatga ega individual energiya tizimlari juda mashhur bo'ldi. Shu bilan birga, ishlab chiquvchilar shamol tegirmonlarining ishlash tamoyillarini ichki yonish dvigatellari bilan birlashtirishdan bosh tortmaydilar. Bu yo'nalishdagi muvaffaqiyatlar, xususan, shamol-dizel konstruktsiyalari bilan namoyon bo'ladi. Kelgusi o'n yilliklarda Rossiyada shamol energiyasi qanchalik talab qilinishini aytish hali ham qiyin, chunki an'anaviy energiya manbalarining pozitsiyalari hali ham kuchli. Ammo dunyo bo‘ylab muqobil energiyaga o‘tish tendensiyalari Rossiya sanoatini bunday sohalarni faol o‘rganishga undashi mumkin.