Tenaga angin adalah salah satu yang paling penting dalam dunia tenaga boleh diperbaharui. Oleh itu, kita mesti tahu dengan baik bagaimana operasinya. The turbin angin Ini adalah salah satu elemen asas jenis tenaga ini. Ia mempunyai operasi yang cukup lengkap dan terdapat pelbagai jenis turbin bergantung kepada ladang angin di mana kita berada.
Dalam artikel ini kami akan memberitahu anda semua yang perlu anda ketahui mengenai turbin angin, ciri-cirinya dan bagaimana ia berfungsi.
Apa itu turbin angin
Turbin angin adalah alat mekanikal yang menukar tenaga angin menjadi tenaga elektrik. Turbin angin dirancang untuk menukar tenaga kinetik angin menjadi tenaga mekanikal, yang merupakan pergerakan paksi. Kemudian, dalam penjana turbin, tenaga mekanikal ini ditukarkan menjadi tenaga elektrik. Tenaga elektrik yang dihasilkan dapat disimpan dalam bateri atau digunakan secara langsung.
Terdapat tiga undang-undang asas fizik yang mengatur tenaga angin yang ada. Undang-undang pertama menyatakan bahawa tenaga yang dihasilkan oleh turbin berkadar dengan kuasa dua kelajuan angin. Undang-undang kedua menyatakan bahawa tenaga yang ada berkadar dengan kawasan bilah yang disapu. Tenaga itu berkadar dengan kuadrat panjang pisau. Undang-undang ketiga menetapkan bahawa kecekapan teori maksimum turbin angin adalah 59%.
Tidak seperti kincir angin lama Castilla La Mancha atau Belanda, di kincir angin ini angin mendorong bilah untuk berputar, dan turbin angin moden menggunakan prinsip aerodinamik yang lebih kompleks untuk menangkap tenaga angin dengan lebih cekap. Sebenarnya, sebab mengapa turbin angin menggerakkan bilahnya serupa dengan alasan mengapa kapal terbang tetap di udara, dan ini disebabkan oleh fenomena fizikal.
Dalam turbin angin, dua jenis daya aerodinamik dihasilkan dalam bilah rotor: yang satu disebut tujahan, yang berserenjang dengan arah aliran angin, dan yang lain disebut tarik, yang selari dengan arah aliran angin udara.
Reka bentuk bilah turbin sangat mirip dengan sayap pesawat dan berkelakuan seperti yang terakhir dalam keadaan berangin. Di sayap kapal terbang, satu permukaannya sangat bulat, sementara yang lain agak rata. Apabila udara beredar melalui bilah kilang reka bentuk ini, aliran udara melalui permukaan licin lebih perlahan daripada aliran udara melalui permukaan bulat. Perbezaan kelajuan ini pada gilirannya akan menghasilkan perbezaan tekanan, yang lebih baik pada permukaan licin daripada permukaan bulat.
Hasil akhirnya adalah daya yang bertindak pada permukaan licin sayap pendorong. Fenomena ini disebut "kesan Venturi", yang merupakan sebahagian daripada sebab fenomena "angkat", yang seterusnya menjelaskan mengapa pesawat itu tetap di udara.
Bahagian dalam penjana angin
Bilah turbin angin juga menggunakan mekanisme ini untuk menyebabkan pergerakan putaran di sekitar paksinya. Reka bentuk bahagian bilah memudahkan putaran dengan cara yang paling cekap. Di dalam penjana, proses menukar tenaga putaran pisau menjadi tenaga elektrik berlaku oleh undang-undang Faraday. Ia mesti merangkumi rotor yang berputar di bawah pengaruh angin, digabungkan dengan alternator, dan menukar tenaga mekanikal berputar menjadi tenaga elektrik.
Unsur-unsur turbin angin
Fungsi yang dilaksanakan oleh setiap elemen adalah seperti berikut:
- Pemutar: Ia mengumpulkan tenaga angin dan mengubahnya menjadi tenaga mekanikal berputar. Walaupun dalam keadaan kelajuan angin yang sangat rendah, reka bentuknya sangat mustahak untuk berpusing. Dari sudut sebelumnya dapat dilihat bahawa reka bentuk bahagian bilah adalah kunci untuk memastikan putaran rotor.
- Gandingan turbin atau sistem sokongan: sesuaikan pergerakan putaran bilah ke pergerakan putaran pemutar penjana yang digandingkannya.
- Pengganda atau kotak gear: Pada kelajuan angin normal (antara 20-100 km / jam), kecepatan rotor rendah, sekitar 10-40 putaran per minit (rpm); Untuk menjana elektrik, rotor penjana mesti beroperasi pada 1.500 rpm, jadi nacelle mesti mengandungi sistem yang mengubah kelajuan dari nilai awal ke nilai akhir. Ini dicapai dengan mekanisme yang serupa dengan kotak gear dalam mesin kereta, yang menggunakan satu set beberapa gear untuk memutar bahagian bergerak generator pada kelajuan yang sesuai untuk menghasilkan elektrik. Ia juga mengandungi rem untuk menghentikan putaran rotor ketika angin sangat kuat (lebih dari 80-90 km / j), yang dapat merosakkan komponen mana-mana generator.
- Penjana: Ini adalah pemasangan rotor-stator yang menghasilkan tenaga elektrik, yang dihantar ke pencawang melalui kabel yang dipasang di menara yang menyokong nacelle, dan kemudian dimasukkan ke dalam grid. Kuasa penjana berbeza antara 5 kW untuk turbin sederhana dan 5 MW untuk turbin terbesar, walaupun sudah ada turbin 10 MW.
- Motor orientasi: Membolehkan komponen berputar untuk meletakkan nacelle ke arah angin yang berlaku.
- Tiang sokongan: Ini adalah sokongan struktur penjana. Semakin besar kekuatan turbin, semakin besar panjang bilah dan, oleh itu, semakin tinggi ketinggian di mana nacelle mesti berada. Ini menambah kerumitan tambahan pada reka bentuk menara, yang mesti menyokong berat set penjana. Pisau juga mesti mempunyai ketegaran struktur yang tinggi untuk menahan angin kencang tanpa putus.
- Dayung dan anemometer- alat yang terletak di bahagian belakang gondola yang mengandungi penjana; mereka menentukan arah dan mengukur kelajuan angin, dan bertindak pada bilah untuk mematahkannya apabila kelajuan angin melebihi ambang. Di atas ambang ini, terdapat risiko struktur turbin. Ini biasanya reka bentuk jenis turbin Savonious.
Saya harap dengan maklumat ini anda dapat mengetahui lebih lanjut mengenai turbin angin dan ciri-cirinya.