풍력 에너지는 재생 에너지 세계에서 가장 중요한 것 중 하나입니다. 그러므로 우리는 그 작동을 잘 알아야 합니다. NS 풍력 터빈 이것은 이러한 유형의 에너지의 기본 요소 중 하나입니다. 그것은 상당히 완전한 작동을 가지고 있으며 우리가 있는 풍력 발전 단지에 따라 다양한 유형의 터빈이 있습니다.
이 기사에서 우리는 풍력 터빈, 그 특성 및 작동 방식에 대해 알아야 할 모든 것을 알려줄 것입니다.
풍력 터빈이란 무엇입니까?
풍력 터빈은 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 기계 장치입니다. 풍력 터빈이 설계되었습니다. 바람의 운동 에너지를 기계적 에너지로 변환, 이는 축의 이동입니다. 그런 다음 터빈 발전기에서 이 기계적 에너지가 전기 에너지로 변환됩니다. 생성된 전기는 배터리에 저장하거나 직접 사용할 수 있습니다.
바람의 이용 가능한 에너지를 지배하는 세 가지 기본 물리 법칙이 있습니다. 첫 번째 법칙은 터빈에서 생성된 에너지는 풍속의 제곱에 비례한다는 것입니다. 두 번째 법칙은 사용 가능한 에너지가 블레이드의 스위프 영역에 비례한다고 명시되어 있습니다. 에너지는 블레이드 길이의 제곱에 비례합니다. 세 번째 법칙은 풍력 터빈의 최대 이론 효율이 59%임을 설정합니다.
카스티야 라만차나 네덜란드의 오래된 풍차와 달리 이 풍차에서는 바람이 블레이드를 밀어 회전하게 하고, 현대의 풍력 터빈은 보다 복잡한 공기 역학적 원리를 사용하여 풍력 에너지를 보다 효율적으로 포착합니다. 사실 풍력발전기가 날개를 움직이는 이유는 비행기가 공중에 떠 있는 이유와 비슷하며 물리적인 현상 때문이다.
풍력 터빈에서 로터 블레이드에는 두 가지 유형의 공기 역학적 힘이 생성됩니다. 하나는 바람 흐름 방향에 수직인 추력이라고 하고 다른 하나는 바람 흐름 방향과 평행한 항력이라고 합니다.
터빈 블레이드의 설계는 비행기 날개의 설계와 매우 유사하며 바람이 많이 부는 조건에서 후자처럼 작동합니다. 비행기 날개에서 한 표면은 매우 둥글고 다른 표면은 비교적 평평합니다. 이 디자인의 밀 블레이드를 통해 공기가 순환할 때 매끄러운 표면을 통한 기류는 둥근 표면을 통한 기류보다 느립니다. 이 속도 차이는 차례로 압력 차이를 생성하며, 이는 둥근 표면보다 매끄러운 표면에서 더 좋습니다.
최종 결과는 스러스터 날개의 매끄러운 표면에 작용하는 힘입니다. 이 현상을 "벤츄리 효과"라고 하며 이는 "양력" 현상의 원인 중 하나로 차례로 항공기가 공중에 떠 있는 이유를 설명합니다.
풍력 발전기의 내부
풍력 터빈의 블레이드는 또한 이러한 메커니즘을 사용하여 축을 중심으로 회전 운동을 발생시킵니다. 블레이드 섹션 디자인은 가장 효율적인 방식으로 회전을 촉진합니다. 발전기 내부에서 블레이드의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 과정이 발생합니다. 패러데이의 법칙에 의해. 바람의 영향으로 회전하는 로터가 있어야 하며, 교류 발전기에 연결되어 회전하는 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환해야 합니다.
풍력 터빈의 요소
각 요소에서 구현하는 기능은 다음과 같습니다.
- 축차: 풍력 에너지를 수집하여 회전하는 기계적 에너지로 변환합니다. 매우 낮은 풍속 조건에서도 그 설계는 선회에 매우 중요합니다. 블레이드 단면 설계가 로터 회전을 보장하는 핵심이라는 점을 앞의 점에서 알 수 있습니다.
- 터빈 커플링 또는 지원 시스템: 블레이드의 회전 운동을 그것이 결합된 발전기 로터의 회전 운동에 적응시킵니다.
- 승수 또는 기어박스: 정상 풍속(20-100km/h)에서 로터 속도는 약 10-40rpm(분당 회전수)으로 낮습니다. 전기를 생산하려면 발전기의 회전자가 1.500rpm으로 작동해야 하므로 나셀에는 속도를 초기 값에서 최종 값으로 변환하는 시스템이 있어야 합니다. 이것은 자동차 엔진의 기어박스와 유사한 메커니즘에 의해 달성되며, 다중 기어 세트를 사용하여 발전기의 움직이는 부분을 전기를 생성하기에 적합한 속도로 회전시킵니다. 또한 바람이 매우 강할 때(80-90km/h 이상) 로터의 회전을 멈추는 브레이크가 포함되어 있어 발전기의 모든 구성 요소가 손상될 수 있습니다.
- 발전기: 나셀을 지지하는 타워에 설치된 케이블을 통해 전기에너지를 변전소로 전달한 후 네트워크에 공급하는 회전자-고정자 어셈블리입니다. 발전기 전력은 이미 5MW 터빈이 있지만 중간 터빈의 경우 5kW와 가장 큰 터빈의 경우 10MW로 다양합니다.
- 방향 모터: 구성 요소가 회전하여 바람이 부는 방향으로 나셀을 배치할 수 있습니다.
- 지원 돛대: 발전기의 구조적 지지대입니다. 터빈의 출력이 클수록 블레이드의 길이가 길어지므로 나셀이 위치해야 하는 높이가 커집니다. 이것은 발전기 세트의 무게를 지탱해야 하는 타워 설계에 추가적인 복잡성을 추가합니다. 또한 블레이드는 파손 없이 강풍을 견딜 수 있도록 구조적 강성이 높아야 합니다.
- 패들 및 풍속계: 발전기를 포함하는 곤돌라 후면에 위치한 장치; 그들은 방향을 결정하고 풍속을 측정하고 풍속이 임계값을 초과할 때 블레이드에 작용하여 제동합니다. 이 임계값을 초과하면 터빈의 구조적 위험이 있습니다. 이것은 일반적으로 Savonious 터빈 유형 설계입니다.
이 정보를 통해 풍력 터빈과 그 특성에 대해 더 많이 알 수 있기를 바랍니다.