Vjetroelektrane su klasificirane prema dvije glavne karakteristike: geometriji vjetrenjača i njegovom položaju u odnosu na smjer vjetra.
Otpornost padajućeg strujanja vjetra karakterizira parametar koji se naziva geometrijsko punjenje i jednak je odnosu površine izbočenja lopatica na ravnini okomitoj na protok prema području kojim ih probija. Tako, na primjer, s identičnim noževima kotač s četiri oštrice ima dvostruko više geometrijskog punjenja nego dvorezni.
Vjetroturbine s velikim geometrijskim punjenjem kotača vjetra razvijaju značajnu snagu s relativno slabim vjetrom, a najveća snaga postiže se pri malim brzinama kotača.
Vjetroturbine s malim punjenjem postižu maksimalnu snagu pri velikim brzinama i duže prelaze u ovaj mod. Stoga se prve instalacije koriste, na primjer, kao pumpe za vodu i, čak i pri laganim vjetrovima, ostaju operativne, a druge - kao električni generatori gdje je potrebna velika brzina.
Glavne sorte vjetroagregata prikazane su na Sl. 15.
Podijeljeni su u dvije grupe:
Vjetroelektrane s lopaticama s horizontalnom osi rotacije (b ÷ d);
Vjetrenjače s vertikalnom osi rotacije (rotacijske: veslo (a) i pravokutno (e)).
Vrste vjetrenjača s krilaticama razlikuju se samo u broju lopatica.
Vjetroturbine. Za krilate motore vjetra čija se najveća efikasnost postiže kada je protok zraka okomit na ravninu rotacije krilnih lopatica, potreban je automatski uređaj za rotaciju osi rotacije. U tu svrhu koristi se stabilizacijsko krilo. Prednost karoserijskih motora na vjetru ima prednost što mogu raditi u bilo kojem smjeru vjetra bez promjene položaja.
Koeficijent iskorištenja energije vjetra u krilnim vjetroturbinama je mnogo veći nego u rotacijskim. U isto vreme, kotač ima puno veći obrtni moment. Maksimalan je za agregate rotacionih noževa pri nultoj relativnoj brzini vjetra.
Raspodjela krilatih vjetroagregata objašnjava se veličinom njihove brzine vrtnje. Mogu se direktno spojiti na generator električne struje bez množitelja. Multiplikator je prijenosnik koji povećava brzinu rotacije vratila generatora. Brzina rotacije krilatih vjetroagregata obrnuto je proporcionalna broju krila, pa se jedinice s više od tri noža praktično ne koriste.
Rotacione vjetroturbine. Razlika u aerodinamičnosti daje kružnim raskrsnicama prednost u odnosu na tradicionalne vjetrenjače. Povećavanjem brzine vjetra oni brzo povećavaju vuču, nakon čega se brzina rotacije stabilizira. Vjetrenjače na karoselima su spora i to omogućava upotrebu jednostavnih električnih krugova, na primjer, s asinhronim generatorom, bez rizika od nezgode u slučaju slučajnog naleta vjetra. Mala brzina postavlja jedan ograničavajući zahtjev - upotrebu višepolnog generatora koji radi pri malim brzinama. Takvi generatori nisu široko rasprostranjeni, a upotreba množitelja je neučinkovita zbog niske učinkovitosti potonjih.
Još je važnija prednost dizajna karusela bila njegova sposobnost praćenja „odakle vjetar“ bez dodatnih trikova, što je vrlo važno za površinske strujeće potoke. Vjetrenjača s okretnom lopaticom je najlakša za rukovanje. Njegov dizajn pruža maksimalni obrtni moment pri pokretanju vjetroagregata i automatsku samoregulaciju maksimalne brzine vrtnje tokom rada. S porastom opterećenja, brzina rotacije se smanjuje, a okretni moment povećava dok se potpuno ne zaustavi.
Ortogonalne vetroelektrane. Ortogonalne vjetroelektrane su najperspektivnije za veliku energiju. Danas kod korištenja ortogonalnih vjetroagregata postoje određene poteškoće, a jedna od njih je problem njihovog pokretanja.
U ortogonalnim instalacijama koristi se isti profil krila kao u podzvučnom zrakoplovu (vidi tip e, slika 15). Zrakoplov, prije nego što se „nasloni“ na silu za podizanje krila, mora se pokrenuti. Isti je slučaj i s ortogonalnom instalacijom. Prvo vam treba donijeti energiju - da biste ga odmotali i doveli do određenih aerodinamičkih parametara, a tek onda će se prebaciti iz načina rada motora u režim generatora.
Mnogi su zainteresirani za energiju vjetra. Razlozi za ovo zanimanje su različiti: nekome je to jedna od rijetkih prilika da kući pruži električnu energiju; neko vidi vjetrenjaču kao rezervni izvor energije; drugi žele potpunu neovisnost od centralnih elektroenergetskih mreža. Danas postoji takva prilika - potrebno je na mestu instalirati generator vetra i ne baš sofisticiranu pomoćnu opremu. Međutim, postoje još neke nijanse koje bi trebalo znati unaprijed.
Kinetička energija vjetra može se pretvoriti u električnu i mehaničku ili termalnu. Dakle, uz pomoć vjetra, kuću je moguće ne samo opskrbiti električnom energijom, nego, na primjer, podići vodu iz bunara, bez međusobne pretvorbe kinetičke energije strujanja vjetra u električnu energiju.
U ovom ili onom slučaju bit će potrebna instalacija energije vjetra, koja uključuje vjetrenjaču opremljenu pretvaračem energije i baterijom. Pretvarači energije mogu biti električni generatori, hidraulične pumpe, kompresori. Na primjer, ako će vjetroelektrana služiti samo za navodnjavanje, onda nema smisla prvo primiti struju, a zatim je koristiti za napajanje električnih pumpi. Dodatna veza energetske transformacije smanjuje efikasnost instalacije energije vjetra. U ekonomskoj praksi se uglavnom koriste samo dvije vrste pretvarača - električni i mehanički (za crpljenje vode). U prvom slučaju govorimo o akumulaciji električne energije koju koriste potrošači; u drugom, na vjetroelektrane koje daju potreban tlak u sustavima kapljičnog navodnjavanja, prskalice, kućne vodovodne sustave.
Vrste vetroturbina
Bilo koja vjetroturbina ima lopatice, koje dok plove, preuzimaju dio kinetičke energije strujanja vjetra. Oblik ovih lopatica i dizajn vjetrenjača mogu biti različiti. Postoje tri glavne vrste motora na vjetar: krilni (slično propeleru), rotacijski (rotacijski) i bubanj. Najčešća su krila radna tijela vjetrovitog kolu, čija se os rotacije nalazi horizontalno. Njihov udio iznosi najmanje 90% od ukupnog broja vjetroagregata.
To su takve „vjetrenjače“ u velikom broju koje možemo pronaći u Evropi, a posebno u Holandiji. Projekti vjetroelektrane ove zemlje, koji su započeli još sredinom prošlog stoljeća, već su se isplatili više puta. Suprotno uvriježenom mišljenju, vjetroelektrana nije sposobna proizvesti dovoljnu količinu električne energije koja je adekvatna troškovima njene instalacije i održavanja, u cijelim sestrinskim selima se hrane isključivo „vjetrenjačama“. Jedna moćna vjetroelektrana u stanju je osigurati punu struju do nekoliko stotina (!) Vikendica. Vjetrenjača ove instalacije instalirana je na vrlo čvrstoj i stabilnoj konstrukciji koja je utemeljena na masivnoj armirano-betonskoj ploči ukopanoj 15-20 metara. Ona, poput korijena drveta, drži visoku kulu, unutar koje se nalazi stubište koje vam omogućava opsluživanje vjetrenjače. Strije se ne koriste.
Vjetrene turbine sastoje se od vjetrenjača, glave, mehanizma za orijentaciju (rep) i tornja (ili jarbola - ovisno o veličini).
Kotač za vjetar može biti opremljen sa jednim do osam ili više noža. Ovisno o njihovom broju, vjetrenjače se dijele na velike brzine (do 4 noža), prosječne brzine (4 ... 8 noža) i male brzine (od 8 noževa).
Glava je dizajnirana tako da se može okretati oko okomite osi kule. Njegov oblik ovisi o snazi \u200b\u200bi namjeni vjetroagregata - zauzvrat, faktorima koji određuju prijenosni sustav, njegov dizajn i broj stupnjeva.
Rep djeluje na principu meteor i okreće glavu u vjetru. Njegova površina ovisi o aerodinamičkim parametrima lopatica vjetrovitih kotača.
Toranj podiže vjetrenjaču iznad svih prepreka koje smanjuju protok pritiska vjetra, a također osigurava sigurnost rotacije lopatica. Kada brzina vjetra prelazi 35-45 m / s, aktivira se kočioni sustav koji potpuno zaustavlja vjetrenjaču.
Broj lopatica krilatog vjetrobranskog kotača ovisi o prosječnoj brzini vjetra u području ugradnje vjetroelektrane. Na otvorenim prostorima, morskim i oceanskim obalama koriste se vjetroelektrani s malim krilima, za pokretanje kojih je potrebna minimalna brzina vjetra od 5-8 m / s. Ovo su najjednostavnije vjetroagregate dizajna s visokom efikasnošću, ali stvaraju mnogo buke.
U područjima gdje brzina vjetra rijetko prelazi 5 m / s, u pravilu se preporučuje ugradnja vjetroturbina s više lopatica. Djeluju gotovo nečujno, ali imaju i nižu efikasnost od slabog luka; Pored toga, proizvodnja vjetroturbina sa više lopatica oduzima više materijala, jer tokom rada, vjetrenjača ovog tipa doživljava povećana opterećenja žiroskopa.
Rotacione vjetroturbine (oni su vrtiljak) takođe imaju jednostavan dizajn, ali imaju znatno nižu efikasnost - maksimalno 18%. Problem njihove uporabe leži i u činjenici da oni koriste prilično rijetke multipolarne električne generatore. Rotacione vjetroturbine imaju vertikalnu os rotacije i noževe, radeći kao jedro. Jedna od prednosti ove vrste vjetroagregata je nedostatak orijentacijskog mehanizma. Okomita os rotacije omogućava sigurnu upotrebu rotacijskog kotača vjetra na maloj visini tornja. Takve vjetrenjače pokreću pri malim brzinama vjetra i ne prave buku. Glavna mana vjetroagregata rotora je nizak koeficijent upotrebe vjetra, jer je samo dio lopatica stalno uključen u rad; ostali prevladavaju otpor vjetra ili su izolirani od njega kišobranom (kućištem).
Tijekom proteklog desetljeća tržište vjetroelektrana (vjetroagregata) znatno se nadopunilo prije svega kompaktnim modelima koji bi mogli naći primjenu na imanjima i farmama. Dizajnirani su za malu početnu brzinu vjetra od 2,5 ... 3 m / s i ugradnju vjetroagregata na visinu od 6 ... 17 m. Nominalna količina električne energije stvara se čak i pri 6 ... 8 m / s (brzina vjetroturbine od 250 ... 300 r / m.).
Vjetroelektrani na poslu
Brzina vjetra nije konstantna i zbog toga iz pretvarača nije moguće dobiti „čistu“ električnu energiju sa stabilnim parametrima. Generator u pravilu proizvodi napon od 0 ... 56 V. Proizvedena "prljava" energija akumulira se baterijama kojima je vjetroturbina opremljena, što osigurava nesmetan rad sistema. Za vrijeme jakih vjetrova, jedinica radi maksimalnom snagom i pohranjuje energiju za buduću upotrebu kako bi se predala u mirnom ili slabom vjetru. Često se solarni paneli koriste zajedno s vjetroturbinom, koja omogućuje punjenje baterije ljeti, kada su vjetrovi posebno slabi.
Za pretvaranje istosmjerne struje akumulatora u izmjeničnu struju s parametrima 220V / 50 Hz, vjetrenjače su opremljene pretvaračima.
Da bi se prevazišle najveća opterećenja, vjetrenjače se kombiniraju s pomoćnim izvorima električne energije, poput dizelskih i benzinskih generatora, kao i (kao pomoćnom) centraliziranom elektroenergetskom mrežom.
Pojedinačne vjetroturbine male snage postepeno postaju jeftinije i efikasnije. Uz to, povećavaju se izgledi za njihovu primjenu u privatnim domovima i farmama. Na primjer, za vikendice u zabačenim područjima važno je imati autonomnu vjetroelektranu kapaciteta 20-50 kW, što jamči rad glavne električne opreme u nedostatku svih drugih izvora.
Vjetrovne pumpe
Ljudi su odavno naučili da podižu vodu iz dubine uz pomoć vjetra, ali ta metoda danas nije zaboravljena, pogotovo tamo gdje nisu dostupni izvori električne energije. Ideja izuma je jednostavna - koristiti energiju vjetra za pogon vodene pumpe.
Najčešće su pumpe vjetrenjača bile u Sjedinjenim Državama. Jednom su odlučivali sudbinu ekonomije zemlje, a danas su postali svojevrsna vjerska građevina tradicionalnog okruženja američkog ranča.
U postsovjetskom prostoru vjetroelektrane su rijetkost, iako je tokom procvata vrta i vrta sredinom 80-ih njihova popularnost porasla. Okolnosti prisilne. Danas se pojavljuju i pretpostavke za skretanje na već zaboravljene „tratinčice“ i „vodenjake“, jer udeo električne energije u troškovima povrća raste iz godine u godinu.
Vjetroelektranu „Camomile“ razvio je NPO „Vetroen“. Njegovi početni crteži objavljeni su u časopisu „Model Designer“ 1988. godine u kojem je istaknut priručnik za samostalnu proizvodnju vjetropumpne pumpe.
Obje jedinice imaju najjednostavniji dizajn. Dizajnirani su da apsorbiraju vodu s dubine do 8 m i rade već pri brzini vjetra od 3 m / s. Vjetreni kotač Camomile ima 12 lopatica i pokreće dijafragmu pumpe pomoću mehanizma za odlaganje kamkordera s vertikalnom vučom koja prolazi unutar nosača vjetroturbine.
Pri brzini vjetra od 5 m / s, vjetrenjača Romashka podiže dubinu od 8 metara na 300 litara vode na sat i sposobna je isporučiti je do visine od 10 metara. Uparen sa sustavom za navodnjavanje kapanjem, ova jedinica pruža pravu priliku za uzgoj vrtnih kultura u udaljenim područjima, ako se u njima nalazi rezervoar ili bunar dubok do 8 metara.
Princip rada svih motora sa vjetrom je isti: pod pritiskom vjetra kotač vjetra rotira se s lopaticama, prenosijući okretni moment kroz prijenosni sustav na osovinu generatora koji proizvodi električnu energiju, na vodenu pumpu. Što je veći promjer kotača vjetra, to je veći protok zraka koji zarobljava i više energije agregat proizvodi.
Tradicionalni raspored vjetrenjača - s vodoravnom osi rotacije (Sl. 3) Je dobro rješenje za jedinice malih dimenzija i kapaciteta. Kada se povećao raspon lopatica, ovaj raspored nije bio učinkovit, jer na različitim visinama vjetar puše u različitim smjerovima. U ovom slučaju, ne samo da nije moguće optimalno orijentirati jedinicu na vjetru, već postoji i opasnost od uništavanja lopatica. Osim toga, krajevi lopatica velike instalacije, koji se kreću velikom brzinom, stvaraju buku. Međutim, glavna prepreka upotrebi energije vjetra i dalje je ekonomska - snaga jedinice je i dalje mala, a udio troškova njegovog rada značajan. Jedinice male snage mogu proizvesti energiju oko tri puta skuplje.
Slika 3 - Vjetrenjača od vjetroelektrana
Postojeći sistemi vjetrenjača prema šemi uređaja na točkovima vjetra i njegovom položaju u struji vjetra podijeljeni su u tri razreda.
Prva klasa uključuje vjetroturbine u kojima se kotač vjetra nalazi u okomitoj ravnini; ravnina rotacije je okomita na smjer vjetra i, zato, je os vjetrenjača paralelna s tokom. Takve vjetroelektrane se nazivaju krilati.
Brzina je odnos periferne brzine (ωR) kraja lopatice i brzine vjetra V:
|
Vatrogasni motori, prema GOST 2656-44, ovisno o vrsti kotača i brzini vjetra, podijeljeni su u tri skupine (slika 4):
Ø vjetroviti motori s većim brojem lopatica velike brzine Zn£ 2;
Ø Vjetroalati s niskim brojem okretaja, uključujući vjetrenjače, s velikim brzinama Zn> 2;
Ø vjetrovi s niskim brojem brzina, Zn³3.
Slika 4 - Sheme vjetroelektrana krilatih vjetrenjača: 1 - višeslojna; 2–4 - maleni
Za drugi razred uključuju vjetroelektrane s vertikalnom osi rotacije vjetrenjača . Prema konstruktivnoj šemi, podijeljeni su u grupe:
- okretni, u kojima su neradni noževi ili prekriveni zaslonom, ili se nalaze s ivicom protiv vjetra (Slika 5, poz. 1);
- okretnivjetroturbine Savonius.
Za treći razred uključuju vjetrenjače koje rade na principu kotača vodenog mlina i nazivaju se bubanj (slika 5, točka 7 ) . Za ove vjetroturbine, os rotacije je vodoravna i okomita na smjer vjetra.
Slika 5 - Vrste vjetroagregata: 1 - rotacione; 2-3 višeslojne; 4–5 - nisko-lobed; 6 - pravokutni; 7 - bubanj
Glavni nedostaci rotacijskih i bubnjevnih vjetroagregata slijedi iz samog principa smještanja radnih površina vjetrenjača u struji vjetra:
1. Budući da se lopatice rotora kreću u smjeru strujanja zraka, opterećenje vjetra ne djeluje istovremeno na sve lopatice, već zauzvrat. Kao rezultat toga, svako sečivo doživljava povremeno opterećenje; koeficijent iskorišćenosti energije vjetra vrlo je nizak i ne prelazi 10%.
2. Kretanje površina kotača vjetra u smjeru vjetra ne dopušta razvijanje velikih okretaja, jer se površine ne mogu kretati brže od vjetra.
3. Dimenzije iskorištenog dijela protoka zraka (površine koja se koristi) su malene u odnosu na dimenzije samog kotača, što značajno povećava njegovu težinu, a odnosi se na jedinicu instalirane snage vjetroturbine.
Rotacione vjetroturbine oni imaju prednost što mogu raditi u bilo kojem smjeru vjetra bez promjene položaja.
Vjetroturbine rotora Savonius imaju najveću iskorištenost energije vjetra od 18%.
Kamene vjetroturbine ne sadrže gore navedene nedostatke kružnih i bubnjevnih vjetroturbina. Dobre aerodinamičke osobine krilatih vjetroagregata, konstruktivna sposobnost da ih proizvode velike snage, relativno mala težina po jedinici snage glavne su prednosti vjetroagregata ove klase.
Komercijalna upotreba krilatih vjetroagregata počela je 1980. godine. U proteklih 14 godina snaga vjetroagregata povećala se 100 puta: sa 20 ... 60 kW s promjerom rotora oko 20 m početkom 1980-ih do 5000 kW s promjerom rotora većim od 100 m do 2003. (sl. 7.6).
Vrste vjetrenjača s krilaticama razlikuju se samo u broju lopatica.
Za krilaticečija se najveća učinkovitost postiže kada je protok zraka okomit na ravninu rotacije lopatica krila, potreban je uređaj za automatsko zakretanje osi rotacije. U tu svrhu koristi se stabilizacijsko krilo.
Koeficijent iskorištenja energije vjetra (Sl. 4) za vjetroelektrane od lopatica je mnogo veći nego za rotacione. U isto vreme, kotač ima puno veći obrtni moment. Maksimalan je za agregate rotacionih noževa pri nultoj relativnoj brzini vjetra.
Raspodjela krilatih vjetroagregata objašnjava se veličinom njihove brzine vrtnje. Mogu se direktno spojiti na generator električne struje bez množitelja. Brzina rotacije krilatih vjetroagregata obrnuto je proporcionalna broju krila, pa se jedinice s više od tri noža praktično ne koriste.
Razlika u aerodinamičnosti daje prednosti instalacijama karoserije u odnosu na tradicionalne vjetrenjače (slika 7). S porastom brzine vjetra oni brzo povećavaju vuču, nakon čega se brzina rotacije stabilizira. Vjetrenjače na karoselima su spora i to omogućava upotrebu jednostavnih električnih krugova, na primjer, s asinhronim generatorom, bez rizika od nezgode u slučaju slučajnog naleta vjetra. Sporo kretanje postavlja jedan ograničavajući zahtjev - upotrebu višepolnog generatora male brzine. Takvi generatori nisu široko rasprostranjeni, pa upotreba množitelja (množ. [Lat. Multiplikator množenje] - povećanje zupčanika) nije učinkovita zbog niske učinkovitosti potonjeg.
Još je važnija prednost dizajna karusela bila njegova sposobnost praćenja „odakle vjetar puše“ bez dodatnih trikova, što je vrlo važno za površinske strujanje strujanja. Vjetrenjače ovog tipa grade se u SAD-u, Japanu, Engleskoj, Njemačkoj, Kanadi.
Vjetrenjača s okretnom lopaticom je najlakša za rukovanje. Njegov dizajn pruža maksimalni obrtni moment pri pokretanju vjetroagregata i automatsku samoregulaciju maksimalne brzine vrtnje tokom rada. S povećanjem opterećenja, brzina rotacije se smanjuje, a okretni moment povećava do potpunog zaustavljanja.
Kad protok uzajamno djeluje s lopaticom, događa se sljedeće:
1) sila otpora paralelna s vektorom relativne brzine padajućeg protoka;
2) sila podizanja okomito na silu otpora;
3) turbulencija strujnog režnja protoka;
4) turbulizacija protoka, tj. Haotične poremećaje njegove brzine u veličini i smjeru;
5) prepreka za protok.
Prepreka dolaznom protoku karakterizira parametar koji se naziva geometrijsko punjenje i jednak je odnosu površine projiciranja lopatica na ravninu okomitu na tok prema površini koju provlače.
Glavne klasifikacijske značajke vjetroelektrana mogu se odrediti sljedećim kriterijima:
1. Ako je os okretanja kotača vjetra paralelna s protokom zraka, instalacija će biti vodoravno aksijalna, ako je os rotacije vjetrovne šume okomita na protok zraka, okomito osna.
2. Instalacije koje koriste vučnu silu kao rotacionu silu (vučne mašine) se u pravilu okreću linearnom brzinom manjom od brzine vjetra, a instalacije koje koriste sila za podizanje (mašine za podizanje) imaju linearnu brzinu krajeva lopatica, znatno veću brzina vjetra.
3. Za većinu instalacija geometrijsko punjenje kotača vjetra određeno je brojem lopatica. Vjetroturbine s velikim geometrijskim punjenjem kotača vjetra razvijaju značajnu snagu s relativno slabim vjetrom, a maksimalna snaga postiže se pri malim brzinama kotača. Vjetroturbine s malim punjenjem postižu maksimalnu snagu pri velikim brzinama i duže prelaze u ovaj mod. Stoga se prve instalacije upotrebljavaju, na primjer, kao pumpe za vodu, pa čak i pri slabim vjetrovima i dalje rade, a druge kao električni generatori gdje je potrebna velika brzina.
4. Instalacije za izravno obavljanje mehaničkih radova često se nazivaju vjetrenjača ili turbina, instalacije za proizvodnju električne energije, tj. Kombinacija turbine i električnog generatora, nazivaju se generatorima vjetra, generatorima zraka, a također i postrojenjima koja pretvaraju energiju.
5. Za generatore zraka spojene izravno na snažni energetski sustav, brzina rotacije je konstantna zbog efekta asinkronizacije, ali takvi objekti koriste energiju vjetra manje učinkovito od jedinica s promjenjivom brzinom vrtnje.
6. Vjetroviti kotač može se spojiti izravno na električni generator (tvrdu spojku) ili preko srednjeg pretvarača energije koji djeluje kao tampon. Prisutnost međuspremnika smanjuje posljedice fluktuacije u frekvenciji rotacije vjetrovitog kotača i omogućava efikasniju uporabu energije vjetra i snage generatora. Pored toga, postoje dijelom razdvojene šeme za spajanje kotača na generator, a nazivaju se mekani. Dakle, ne kruta veza, zajedno s inercijom vjetra kotača, smanjuje utjecaj fluktuacija brzine vjetra na izlazne parametre generatora. Da bi se smanjio ovaj učinak također omogućava elastično povezivanje lopatica s osom vjetropita, na primjer, pomoću opružnih zglobova.
Vetro kolo s vodoravnom osi. Razmislite o vjetrovitim točkovima tipa horizontalno-aksijalnog propelera. Glavna rotaciona sila ove vrste kotača je podizač. Što se tiče vjetra, kotač vjetra u radnom položaju može se nalaziti ispred ili iza potpornog tornja.
Vjetroagregati obično koriste dvo- i trostrane vjetroagregate, a posljednje karakterizira vrlo glatka vožnja. Električni generator i mjenjač koji ga povezuju s kotačem vjetra obično se nalaze na vrhu potpornog tornja u rotacijskoj glavi.
Višeslojni kotači koji razvijaju veliki obrtni moment pri laganim vjetrovima koriste se za crpljenje vode i u druge svrhe za koje ne treba velika brzina vjetra.
Vjetroagrejatori okomite osi (slika 7). Vjetroelektrani s vertikalnom osi rotacije zbog svoje geometrije u bilo kojem smjeru vjetra su u radnom položaju. Osim toga, takva shema omogućava samo proširenje osovine za instaliranje prijenosnika s generatorima na dnu tornja.
Glavni nedostaci takvih instalacija su: mnogo veća osjetljivost na njihove lomove zamora zbog više samo-oscilirajućih procesa koji se češće događaju u njima i momenta pulsiranja, što dovodi do neželjenih pulsacija izlaznih parametara generatora. Zbog toga se velika većina vjetroelektrana izrađuje prema shemi horizontalne osi, međutim, istraživanja na raznim vrstama instalacija vertikalne osi nastavljaju se.
Najčešći tipovi instalacija vertikalne ose su:
1. Rotor za čaše (anemometar). Kotač vetra ovog tipa rotira se silom otpora. Oblik lopatice u obliku zdjele pruža gotovo linearnu ovisnost brzine kotača o brzini vjetra.
2.Savonius rotor. Ovo kolo se takođe rotira sa vučnom silom. Oštrice su joj napravljene od tankih zakrivljenih listova pravokutnog oblika, tj. Jednostavne su i jeftine. Rotacijski moment nastaje zbog različitog otpora koji su oštrice rotora bile konkavne i zakrivljene u odnosu na njega. Zbog velikog geometrijskog punjenja, ovaj kotač vjetra ima veliki obrtni moment i koristi se za ispumpavanje vode.
3. Rotor Daria. Zakretni moment stvara se silama podizanja koja se javljaju na dvije ili tri tanke zakrivljene ležajne površine koje imaju aerodinamični profil. Sila podizanja je najveća u trenutku kada sečiva velikom brzinom prelazi ulazni protok zraka. Darier rotor koristi se u generatorima energije vjetra. U pravilu se rotor ne može vrtjeti samostalno, pa se za njegovo pokretanje obično koristi generator koji radi u režimu rada motora.
4.RotorMasgrove. Lopatice ovog kotača vjetra u radnom stanju nalaze se vertikalno, ali imaju mogućnost okretanja ili savijanja oko vodoravne osi kada su isključeni. Postoje razne opcije za Masgrove rotore, ali svi se isključuju kad je vjetar jak.
5.Evans rotor. Lopatice ovog rotora u nuždi i za vrijeme rotacije zakreću se oko vertikalne osi.
Slika 7 - Generatori pokretani vjetrom s vertikalnom osi
Čvorišta Snaga vjetroturbine ovisi o energetskoj efikasnosti protoka zraka. Jedan od načina za povećanje je upotreba posebnih koncentrata zraka (pojačala). Za generatore vjetroelektrane horizontalne osi razvijene su različite verzije takvih koncentrata. To mogu biti difuzori ili zbunjivači (deflektori) koji usmjeravaju strujanje zraka u vjetrobransko područje s područja većeg od područja okretanja rotora i nekih drugih uređaja. Koncentri još nisu dobili široku distribuciju u industrijskim postrojenjima.
Postojeći sustavi vjetroagregata prema shemi uređaja kotača vjetra i njegov položaj u struji vjetra podijeljeni su u tri klase. U fig. 5.4 prikazuje osnovni dizajn glavnih vrsta rotora i vjetroagregata.
Prva klasa uključuje vjetroturbine u kojima se kotač vjetra nalazi u okomitoj ravnini; ravnina rotacije okomita je na smjer vjetra i, samim tim, os vjetrenjača je paralelna s protokom. Takve vjetroelektrane nazivaju se vjetroelektrane.
Odnos periferne brzine kraja lopatice i brzine vjetra: naziva se brzina
Lopatice za vjetrove, prema GOST 2656-44, ovisno o vrsti kotača i brzini vjetra, dijele se u tri skupine:
· Vjetroviti motori sa malim brzinama, sa velikim brzinama Zn ≤ 2.
· Vjetroalati s niskim brojem okretaja, uključujući vjetrenjače, sa brzinom Zn\u003e 2.
· Vjetroviti motori sa malim krilima, Zn ≥ 3.
Za drugi razred uključuju vjetroelektrane s vertikalnom osi rotacije vjetrenjača. Prema konstruktivnoj šemi, podijeljeni su u grupe:
· Okretni, u kojem su neradni noževi ili prekriveni zaslonom, ili se nalaze s ivicom protiv vjetra;
· Rotacione vetroturbine sistema Savonius.
l-sub "\u003e
Kad se stvara para u struji plina, voda se hladi do temperature termodinamičke ravnoteže koja je mnogo niža od temperature zasićenja pri istom tlaku medija. To omogućuje značajno povećanje temperature vode, ...
podstiče "glad", kao i globalno zagađenje životne sredine i činjenica da porast potražnje za energijom značajno nadmašuje povećanje proizvodnje, prisiljavajući mnoge zemlje da posvete pažnju novim ...
Instalacije toplinske pumpe klasificiraju se prema principu rada i vrsti rashladne tekućine. Prema principu rada razlikuju se kompresije (kompresor zraka i pare), sorpcija (apsorpcija), a također i HPI-ji s tintnim tintom (izbacivanje). Parni kompresor TNU u usporedbi sa zračnim ...
uređaj koji pretvara energiju vjetra u rotacijsku energiju. Glavno radno tijelo vjetroagregata je rotirajuća jedinica - točak koji pokreće vjetar i kruto je povezan s osovinom, čija rotacija pokreće opremu koja obavlja korisne radove. Osovina je montirana vodoravno ili okomito. Vjetrenjače se obično koriste za periodično trošenje energije: prilikom crpljenja vode u rezervoar, mljevenja zrna, u privremenim, hitnim i lokalnim mrežama napajanja. Istorijska pozadina. Iako površinski vjetrovi ne pušu uvijek, mijenjaju smjer i snaga im je nestabilna, vjetrenjača je jedna od najstarijih strojeva za proizvodnju energije iz prirodnih izvora. Zbog sumnjive pouzdanosti drevnih pisanih izvještaja o vjetrenjačama, nije jasno kada su se i gdje prvi put pojavili ovakvi strojevi. Ali, sudeći po nekim zapisima, oni su postojali već prije 7. stoljeća. AD Poznato je da su se u Perziji koristili još u 10. vijeku, a u zapadnoj Europi su se prvi uređaji ove vrste pojavili krajem 12. stoljeća. Tokom 16. vijeka napokon je formirana holandska vjetrenjača tipa šatora. Nisu primijećene značajnije promjene u njihovom dizajnu sve do početka 20. stoljeća, kada su, kao rezultat istraživanja, značajno poboljšani oblici i obloge krila mlinova. Budući da su automobili s malim brzinama glomazni, u drugoj polovici 20. stoljeća. počele da grade vjetroelektrane velike brzine, tj. oni čiji vjetroviti kotači mogu napraviti veliki broj okretaja u minuti uz visoki koeficijent iskorištenja energije vjetra. Moderne vrste vjetrenjača. Trenutno se koriste tri glavne vrste motora na vjetar - bubanj, krilca (vijak) i rotacijski (sa S-profilom repelara). Bubanj i krila. Iako bubnjarski kotač tipa bubnja ima najniži koeficijent iskorištenja energije vjetra u usporedbi s drugim modernim repelerima, on se najviše koristi. Na mnogim seoskim farmama voda se pumpa s njom, ako iz nekog razloga nema električne mreže. Tipičan oblik takvog kotača s noževima od lima je prikazan na slici 1. Vjetroviti kotači tipa bubnja i krila okreću se na vodoravnom vratilu, tako da ih je potrebno okrenuti u vjetar da bi se postigle najbolje performanse. Da bi to učinili, daju im kormilo - sječivo smješteno u okomitoj ravnini, što osigurava okretanje kotača od vjetra prema vjetru. Promjer kotača najveće svjetske vjetroturbine tipa krila je 53 m, maksimalna širina njegove oštrice je 4,9 m. Kotač za vjetar izravno je povezan s električnim generatorom snage 1000 kW, koji se razvija brzinom vjetra od najmanje 48 km / h. Njeni noževi regulirani su na način da brzina rotacije vjetrovitog kolesa ostaje konstantna i jednaka 30 o / min u rasponu brzina vjetra od 24 do 112 km / h. Zbog činjenice da na području gdje se nalaze takve vjetroelektrane vjetrovi pušu prilično često, vjetroelektrana obično generira 50% maksimalne snage i napaja javnu elektroenergetsku mrežu. Krilati vjetroelektrani naširoko se koriste u udaljenim ruralnim područjima za opskrbu farmi strujom, uključujući i za punjenje baterija radio komunikacijskih sistema. Koriste se i u elektranama na avionima i vođenim raketama. S rotorom u obliku slova S. Rotor u obliku slova S postavljen na vertikalnu osovinu (Sl. 2) je dobar jer vjetroturbina s takvim odbijačem ne treba izvlačiti u vjetar. Iako obrtni moment na njegovom vratilu varira od najmanje jedne trećine maksimalne vrijednosti po pola okretaja, to ne ovisi o smjeru vjetra. Kada se glatki kružni cilindar rotira pod utjecajem vjetra, sila okomita na smjer vjetra djeluje na tijelo cilindra. Taj se fenomen naziva Magnusov efekt, u čast njemačkog fizičara koji ga je proučavao (1852.). U 1920-1930, A. Flettner je koristio rotirajuće cilindare (Flettner-ove rotore) i rotore u obliku slova S kako bi zamijenio vjetroturbine lopatice, kao i motore broda, koji su napravili prijelaz iz Europe u Ameriku i obrnuto. Iskorištavanje energije vjetra. Snaga dobivena od vjetra obično je mala - manje od 4 kW razvija zastarjeli tip holandske vjetrenjače pri brzini vjetra od 32 km / h. Snaga strujanja vjetra koja se može koristiti generira se od kinetičke energije zračnih masa, koja se prenosi po jedinici vremena okomito na područje određene veličine. U vjetroturbinama, ovo područje se određuje na površini odbojnika odbijanja. Uzimajući u obzir visinu nadmorske visine, pritisak zraka na njemu i njegovu temperaturu, raspoloživa snaga N (u kW) po jedinici površine određena je jednadžbom N \u003d 0,0000446 V3 (m / s). Faktor iskoristivosti energije vjetra obično se definira kao omjer snage razvijene na osovini vjetroagregata i raspoložive snage strujanja vjetra koja djeluje na površinu vjetra kotača vjetra. Ovaj koeficijent postaje maksimalan u određenom omjeru između brzine vanjskog ruba lopatice vjetrotočka w i brzine vjetra u; vrijednost ovog omjera w / u ovisi o vrsti vjetroturbine. Koeficijent upotrebe energije vjetra ovisi o vrsti kotača vjetra i kreće se od 5-10% (nizozemski mlin s ravnim krilima, w / u \u003d 2,5) do 35-40% (profilirano krilo odbojnika, 5? W / u? 10).