אנרגיית הרוח היא אחת החשובות בעולם האנרגיה המתחדשת. לכן עלינו לדעת היטב מה פעולתו. ה טורבינת רוח זהו אחד המרכיבים הבסיסיים של סוג זה של אנרגיה. יש לו פעולה די שלמה ויש סוגים שונים של טורבינות בהתאם לחוות הרוח שבה אנו נמצאים.
במאמר זה אנו הולכים לספר לך כל מה שאתה צריך לדעת על טורבינת הרוח, המאפיינים שלה וכיצד היא פועלת.
מהי טורבינת רוח
טורבינת רוח היא מכשיר מכני הממיר אנרגיית רוח לאנרגיה חשמלית. טורבינות רוח מעוצבות להמיר את האנרגיה הקינטית של הרוח לאנרגיה מכנית, שהיא תנועת הציר. ואז, בגנרטור הטורבינות, אנרגיה מכנית זו מומרת לאנרגיה חשמלית. ניתן לאחסן את החשמל המיוצר בסוללה או להשתמש בו ישירות.
ישנם שלושה חוקי פיזיקה בסיסיים השולטים באנרגיה הזמינה של הרוח. החוק הראשון קובע כי האנרגיה המיוצרת על ידי הטורבינה פרופורציונאלית לריבוע מהירות הרוח. החוק השני קובע כי האנרגיה הזמינה פרופורציונלית לאזור הנסחף של הלהב. האנרגיה פרופורציונאלית לריבוע אורך הלהב. החוק השלישי קובע כי היעילות התיאורטית המרבית של טורבינת רוח היא 59%.
בניגוד לטחנות הרוח הישנות של קסטיליה לה מנצ'ה או הולנד, בטחנות הרוח הללו הרוח דוחפת את הלהבים להסתובב, וטורבינות רוח מודרניות משתמשות בעקרונות אווירודינמיים מורכבים יותר כדי ללכוד את אנרגיית הרוח ביעילות רבה יותר. למעשה הסיבה מדוע טורבינת רוח מזיזה את להביה דומה לסיבה לכך שמטוס נשאר באוויר, והיא נובעת מתופעה פיזית.
בטורבינות רוח, שני סוגים של כוחות אווירודינמיים נוצרים בלהבי הרוטור: האחד נקרא דחף, הניצב בניצב לכיוון זרימת הרוח, והשני נקרא גרירה, המקבילה לכיוון זרימת הרוח. .אוויר.
עיצוב להבי הטורבינה דומה מאוד לזה של כנף מטוס ומתנהג כמו האחרון בתנאים סוערים. בכנף מטוס, משטח אחד עגול מאוד, ואילו השני שטוח יחסית. כאשר האוויר מסתובב דרך להבי הטחנה של עיצוב זה, זרימת האוויר דרך המשטח החלק היא איטית יותר מזרימת האוויר דרך המשטח העגול. הבדל מהירות זה בתורו ייצור הפרש לחץ, שהוא טוב יותר על משטח חלק מאשר על משטח עגול.
התוצאה הסופית היא כוח הפועל על המשטח החלק של כנף הדחף. לתופעה זו קוראים "אפקט ונטורי", המהווה חלק מהסיבה לתופעת "הרמה", אשר בתורו, הוא מסביר מדוע המטוס נשאר באוויר.
פנים מחוללי רוח
להבי טורבינת רוח משתמשים גם במנגנונים אלה כדי לגרום לתנועה סיבובית סביב צירם. עיצוב קצה הלהב מאפשר סיבוב בצורה היעילה ביותר. בתוך הגנרטור מתרחש תהליך המרת אנרגיית הסיבוב של הלהב לאנרגיה חשמלית לפי חוק פאראדיי. הוא חייב לכלול רוטור המסתובב בהשפעת הרוח, מצורף לאלטרנטור, וממיר אנרגיה מכנית מסתובבת לאנרגיה חשמלית.
אלמנטים של טורבינת רוח
הפונקציות המיושמות על ידי כל אלמנט הן:
- הרוטור: הוא אוסף אנרגיית רוח והופך אותה לאנרגיה מכנית מסתובבת. אפילו בתנאי מהירות רוח נמוכה מאוד, עיצובו הוא קריטי לסיבוב. ניתן לראות מהנקודה הקודמת שתכנון קטע הלהב הוא המפתח להבטחת סיבוב הרוטור.
- צימוד טורבינה או מערכת תמיכה: להתאים את תנועת הסיבוב של הלהב לתנועה הסיבובית של הרוטור הגנרטור שאליו הוא מחובר.
- מכפיל או תיבת הילוכים: במהירויות רוח רגילות (בין 20-100 קמ"ש), מהירות הרוטור נמוכה, סביב 10-40 סיבובים לדקה (סל"ד); כדי לייצר חשמל, הרוטור של הגנרטור חייב לפעול ב -1.500 סל"ד, ולכן על הציר להכיל מערכת הממירה את המהירות מהערך ההתחלתי לערך הסופי. הדבר מושג על ידי מנגנון הדומה לתיבת ההילוכים במנוע מכונית, העושה שימוש בקבוצת הילוכים מרובים כדי לסובב את החלק הנע של הגנרטור במהירות המתאימה לייצור חשמל. הוא מכיל גם בלם כדי לעצור את סיבוב הרוטור כאשר הרוח חזקה מאוד (יותר מ- 80-90 קמ"ש), מה שעלול לפגוע בכל רכיב בגנרטור.
- גֵנֵרָטוֹר: זהו מכלול רוטור-סטאטור המייצר אנרגיה חשמלית, המועברת לתחנת המשנה באמצעות כבלים המותקנים במגדל התומך בציר, ולאחר מכן מוזנים לרשת. הספק הגנרטור משתנה בין 5 קילוואט לטורבינה הבינונית ל -5 מגה -וואט לטורבינה הגדולה ביותר, אם כי יש כבר 10 טורבינות MW.
- מנוע כיוון: מאפשר לרכיבים להסתובב כדי למקם את הציר לכיוון הרוח השוררת.
- תורן תמיכה: זוהי התמיכה המבנית של הגנרטור. ככל שהעוצמה של הטורבינה גדולה יותר, כך אורך הלהבים גדול יותר, ולכן גובה הגובה בו יש למקם את הציר. זה מוסיף מורכבות נוספת לעיצוב המגדל, שחייב לתמוך במשקל ערכת הגנרטורים. הלהב חייב להיות בעל קשיחות מבנית גבוהה כדי לעמוד ברוחות גבוהות מבלי להישבר.
- משוטים ומדדים: מכשירים הממוקמים בחלק האחורי של הגונדולות המכילים גנרטורים; הם קובעים את הכיוון ומודדים את מהירות הרוח, ופועלים על הלהבים כדי לבלום אותם כאשר מהירות הרוח חורגת מסף. מעל סף זה קיים סיכון מבני של הטורבינה. בדרך כלל זהו עיצוב מסוג טורבינה Savonious.
אני מקווה שבעזרת מידע זה תוכל ללמוד עוד על טורבינת הרוח ומאפייניה.