กังหันลม

พลังงานลมมีความสำคัญที่สุดในโลกของพลังงานหมุนเวียน ดังนั้นเราต้องรู้ดีว่ามันคืออะไร NS กังหันลม เป็นหนึ่งในองค์ประกอบพื้นฐานของพลังงานประเภทนี้ มีการทำงานค่อนข้างสมบูรณ์และมีกังหันหลายประเภทขึ้นอยู่กับฟาร์มกังหันลมที่เราอยู่

ในบทความนี้ เราจะบอกคุณทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับกังหันลม คุณลักษณะ และวิธีการทำงาน

กังหันลมคืออะไร

กังหันลมเป็นอุปกรณ์ทางกลที่แปลงพลังงานลมเป็นพลังงานไฟฟ้า กังหันลมได้รับการออกแบบ เพื่อแปลงพลังงานจลน์ของลมให้เป็นพลังงานกลซึ่งเป็นการเคลื่อนที่ของแกน จากนั้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหัน พลังงานกลนี้จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า ไฟฟ้าที่ผลิตได้สามารถเก็บไว้ในแบตเตอรี่หรือใช้โดยตรง

มีกฎฟิสิกส์พื้นฐานสามข้อที่ควบคุมพลังงานที่มีอยู่ของลม กฎข้อแรกระบุว่าพลังงานที่ผลิตโดยกังหันเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความเร็วลม กฎข้อที่สองระบุว่าพลังงานที่มีอยู่เป็นสัดส่วนกับพื้นที่กวาดของใบมีด พลังงานเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความยาวของใบมีด กฎข้อที่สามกำหนดว่าประสิทธิภาพทางทฤษฎีสูงสุดของกังหันลมคือ 59%

กังหันลมเหล่านี้ต่างจากกังหันลมแบบเก่าของ Castilla La Mancha หรือเนเธอร์แลนด์ กังหันลมเหล่านี้จะดันใบพัดให้หมุน และกังหันลมสมัยใหม่ใช้หลักการแอโรไดนามิกที่ซับซ้อนมากขึ้นเพื่อจับพลังงานลมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น อันที่จริง สาเหตุที่กังหันลมเคลื่อนใบพัดก็คล้ายกับเหตุผลที่เครื่องบินลอยอยู่ในอากาศ และเป็นเพราะปรากฏการณ์ทางกายภาพ

ในกังหันลม ใบพัดของโรเตอร์จะสร้างแรงแอโรไดนามิกสองประเภท: หนึ่งเรียกว่าแรงขับซึ่งตั้งฉากกับทิศทางของกระแสลมและอีกประเภทหนึ่งเรียกว่าแรงต้านซึ่งขนานกับทิศทางการไหลของลม . อากาศ

การออกแบบใบพัดเทอร์ไบน์นั้นคล้ายกับปีกเครื่องบินมากและมีลักษณะเหมือนแบบหลังในสภาพที่มีลมแรง บนปีกเครื่องบิน พื้นผิวด้านหนึ่งมีลักษณะกลมมาก ในขณะที่อีกด้านค่อนข้างแบน เมื่ออากาศไหลเวียนผ่านใบพัดของการออกแบบนี้ การไหลของอากาศผ่านพื้นผิวเรียบจะช้ากว่าการไหลของอากาศผ่านพื้นผิวทรงกลม ในทางกลับกัน ความแตกต่างของความเร็วจะทำให้เกิดความแตกต่างของแรงกด ซึ่งจะดีกว่าบนพื้นผิวเรียบมากกว่าบนพื้นผิวที่กลม

ผลลัพธ์ที่ได้คือแรงกระทำบนพื้นผิวเรียบของปีกขับดัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "เวนทูรีเอฟเฟค" ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสาเหตุของปรากฏการณ์ "ลิฟท์" ซึ่ง ในทางกลับกัน มันอธิบายว่าทำไมเครื่องบินยังคงอยู่ในอากาศ

ภายในเครื่องกำเนิดลม

ใบพัดของกังหันลมยังใช้กลไกเหล่านี้เพื่อทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบหมุนรอบแกนของมัน การออกแบบส่วนใบมีดช่วยให้หมุนได้ง่ายขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระบวนการแปลงพลังงานการหมุนของใบมีดเป็นพลังงานไฟฟ้าเกิดขึ้น ตามกฎของฟาราเดย์. จะต้องมีโรเตอร์ที่หมุนภายใต้อิทธิพลของลม ควบคู่ไปกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ และแปลงพลังงานกลที่หมุนไปเป็นพลังงานไฟฟ้า

องค์ประกอบของกังหันลม

ฟังก์ชันที่นำไปใช้โดยแต่ละองค์ประกอบมีดังต่อไปนี้:

• โรเตอร์: มันรวบรวมพลังงานลมและแปลงเป็นพลังงานกลหมุน แม้ในสภาวะที่มีความเร็วลมต่ำมาก การออกแบบก็มีความสำคัญต่อการเลี้ยว จากจุดก่อนหน้านี้จะเห็นได้ว่าการออกแบบส่วนของใบมีดเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างความมั่นใจในการหมุนของโรเตอร์
• ข้อต่อกังหันหรือระบบรองรับ: ปรับการเคลื่อนที่แบบหมุนของใบมีดให้เข้ากับการเคลื่อนที่แบบหมุนของโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ประกอบเข้าด้วยกัน
• ตัวคูณหรือกระปุกเกียร์: ที่ความเร็วลมปกติ (ระหว่าง 20-100 กม. / ชม.) ความเร็วของโรเตอร์จะต่ำประมาณ 10-40 รอบต่อนาที (รอบต่อนาที) ในการผลิตกระแสไฟฟ้า โรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต้องทำงานที่ 1.500 รอบต่อนาที ดังนั้น nacelle จึงต้องมีระบบที่แปลงความเร็วจากค่าเริ่มต้นเป็นค่าสุดท้าย ซึ่งทำได้โดยกลไกที่คล้ายกับกระปุกเกียร์ในเครื่องยนต์ของรถยนต์ ซึ่งใช้ชุดเกียร์หลายชุดเพื่อหมุนส่วนที่เคลื่อนที่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยความเร็วที่เหมาะสมกับการผลิตกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้ยังมีเบรกเพื่อหยุดการหมุนของโรเตอร์เมื่อลมแรงมาก (มากกว่า 80-90 กม./ชม.) ซึ่งอาจทำให้ส่วนประกอบใดๆ ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเสียหายได้
• เครื่องกำเนิด: เป็นชุดประกอบโรเตอร์-สเตเตอร์ที่สร้างพลังงานไฟฟ้า ซึ่งถูกส่งไปยังสถานีย่อยผ่านสายเคเบิลที่ติดตั้งในหอคอยซึ่งรองรับ nacelle แล้วจึงป้อนเข้าสู่กริด พลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะแตกต่างกันไประหว่าง 5 กิโลวัตต์สำหรับกังหันขนาดกลางและ 5 เมกะวัตต์สำหรับกังหันที่ใหญ่ที่สุด แม้ว่าจะมีกังหัน 10 เมกะวัตต์อยู่แล้ว
• มอเตอร์ปฐมนิเทศ: อนุญาตให้ส่วนประกอบหมุนเพื่อจัดตำแหน่งหน้าปัดไปในทิศทางของลมที่พัดผ่าน
• เสารองรับ: เป็นการสนับสนุนโครงสร้างของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ยิ่งมีกำลังของกังหันมากเท่าใด ความยาวของใบพัดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น ความสูงของส่วนท้ายเรือจะต้องสูงขึ้น สิ่งนี้จะเพิ่มความซับซ้อนเพิ่มเติมให้กับการออกแบบหอคอย ซึ่งต้องรองรับน้ำหนักของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ใบมีดต้องมีความแข็งแกร่งของโครงสร้างสูงเพื่อให้ทนต่อลมแรงได้โดยไม่แตกหัก
• ไม้พายและเครื่องวัดความเร็วลม: อุปกรณ์ที่อยู่ด้านหลังกอนโดลาที่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้า พวกเขากำหนดทิศทางและวัดความเร็วลม และดำเนินการกับใบพัดเพื่อเบรกเมื่อความเร็วลมเกินเกณฑ์ เหนือขีดจำกัดนี้ มีความเสี่ยงเชิงโครงสร้างของกังหัน โดยปกติแล้วจะเป็นการออกแบบประเภทเทอร์ไบน์แบบ Savonious

ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกังหันลมและคุณลักษณะต่างๆ ของกังหันลม