Tua bin gió thẳng đứng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Mặc dù ngày nay có nhiều cách tạo ra năng lượng tiên tiến hơn, nhưng các tuabin gió đã từng được sử dụng ở hầu hết mọi nơi. Tất nhiên, chúng vẫn được sử dụng cho đến ngày nay, nhưng số lượng đã giảm đi đáng kể. Để hiểu cách chúng hoạt động, điều quan trọng là phải biết rằng gió là một dạng năng lượng mặt trời.

Mô tả chung

Tua bin gió hoạt động bằng cách sử dụng các dòng gió. Nhưng tại sao gió có khả năng tạo ra điện? Hiện tượng này xảy ra do bầu khí quyển trái đất nóng lên không đều, cấu trúc bề mặt hành tinh không đều, và cũng có thể do nó quay. Tua bin gió, hoặc máy phát điện gió, có thể chuyển đổi động năng của gió thành cơ năng, sau này có thể được sử dụng cho một số nhiệm vụ khác.

Chính xác thì những thiết bị này tạo ra điện như thế nào bằng cách sử dụng gió bình thường? Trên thực tế, mọi thứ khá đơn giản. Nguyên tắc hoạt động của tuabin như vậy hoàn toàn ngược lại với hoạt động của quạt. Dưới tác động của lực gió, các cánh của tuabin gió sẽ quay, do đó làm cho trục nối với máy phát điện sinh ra điện quay theo.

Các loại tuabin

Có một số loại tuabin khác nhau. Các kỹ sư phân biệt hai loại chính hiện đang được sử dụng. Loại đầu tiên là trục ngang và loại thứ hai là trục dọc. Loại tuabin gió đầu tiên có thiết kế phổ biến nhất, bao gồm hai hoặc ba cánh quạt. Các đơn vị có ba cánh quạt hoạt động dựa trên nguyên tắc "ngược gió". Bản thân các yếu tố được thiết lập để chúng nhìn theo chiều gió.

Một trong những tuabin lớn nhất trên thế giới là GE Wind Energy. Sức mạnh của thiết bị này là 3,6 megawatt. Điều đáng chú ý ở đây là tuabin càng lớn thì càng hoạt động hiệu quả. Ngoài ra, tỷ lệ lợi ích trên giá cũng cải thiện theo quy mô của tổng thể.

Tổng số tuabin

Chỉ báo đầu tiên mà thiết bị được chọn là nguồn. Nếu chúng ta sử dụng tuabin "dịch vụ", thì công suất của chúng có thể bắt đầu từ 100 kW và đạt đến vài MW. Cũng cần lưu ý rằng cả tuabin gió dọc và ngang đều có thể được nhóm lại với nhau. Các nhóm như vậy thường được gọi là các trang trại gió. Mục đích của các trang web này là cung cấp điện bán buôn cho đối tượng mong muốn.

Nếu chúng ta nói về các tuabin đơn nhỏ, có công suất nhỏ hơn 100 kW, chúng thường được sử dụng để cung cấp điện cho nhà riêng, ăng ten viễn thông hoặc cung cấp năng lượng cho các máy bơm chuyển nước. Cần lưu ý rằng tuabin nhỏ cũng có thể được sử dụng kết hợp với động cơ diesel.máy phát điện, pin hoặc tấm pin mặt trời. Hệ thống như vậy được gọi là hệ thống lai. Chúng được sử dụng ở những nơi không có khả năng nào khác để kết nối với mạng điện.

Ưu điểm của tuabin thẳng đứng

Hiện nay, loại thiết bị dọc thường được sử dụng nhiều hơn. Điều này được chứng minh bởi thực tế là kiểu dọc có một số ưu điểm hơn kiểu nằm ngang.

Trên tháp kiểu thẳng đứng, tải trọng sẽ tác động đều hơn, giúp dễ dàng tạo ra một cấu trúc lớn hơn về kích thước của nó. Ngoài ra, để lắp đặt rôto trên loại tuabin này, không cần thêm thiết bị nào khác. Một ưu điểm quan trọng làm tăng hiệu quả công việc là các cánh của tuabin thẳng đứng có thể được làm xoắn - dưới dạng xoắn ốc. Điều này rất quan trọng, vì trong trường hợp này, năng lượng gió sẽ ảnh hưởng đến chúng cả ở lối vào và lối ra, tất nhiên, điều này sẽ làm tăng hiệu quả của việc lắp đặt.

Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của tuabin đứng là khi chúng được lắp đặt, không có ích lợi gì trong việc điều chỉnh trục theo luồng gió. Loại thiết bị này sẽ hoạt động với luồng gió thổi từ hai phía.

Tua bin gió Bolotov

Thiết bị này nổi bật so với các thiết bị khác. Để tuabin hoạt động bình thường, không cần phải điều chỉnh nó trong các điều kiện thời tiết khác nhau. Yếu tố năng lượng gió của thiết kế này có thể cảm nhận gió từ bất kỳ phía nào, không có bất kỳcác hoạt động thiết lập. Ngoài ra, loại ga này không yêu cầu tháp quay khi hướng gió thay đổi. Một ưu điểm khác của tuabin gió đứng (VAWT - nhà máy điện gió với trục máy phát điện thẳng đứng) là chúng có thiết kế đặc biệt cho phép bạn làm việc với các luồng gió ở bất kỳ công suất nào. Hoạt động ngay cả khi có bão là có thể. Có thể chọn số lượng mô-đun cài đặt. Công suất đầu ra của tuabin sẽ phụ thuộc vào số lượng của chúng. Tức là, bằng cách thay đổi số lượng mô-đun, bạn có thể thay đổi công suất của thiết bị, rất thuận tiện. Một ưu điểm khác là phần tử lực gió được lắp ráp theo cách cho phép chuyển đổi hiệu quả cao động năng thành cơ năng.

Kích thước của tuabin gió Biryukov và Blinov

Thiết bị này có một rôto hai tầng với đường kính 0,75 m. Chiều cao của phần tử này là 2 m. Dưới tác động của gió tươi, một cánh quạt như vậy có thể làm quay hoàn toàn rôto của một thiết bị không đồng bộ trục có công suất lên đến 1,2 kW. Tua bin có thể chịu được sức gió lên đến 30 m / s mà không bị hỏng.

Đáng nói về lý do tại sao tuabin gió được coi là thành tựu của hai nhà khoa học. Vấn đề là vào những năm 60. tại Liên Xô, nhà khoa học Biryukov đã được cấp bằng sáng chế cho máy phát điện gió dạng băng chuyền với KIEV 46%. Tuy nhiên, một thời gian sau, kỹ sư Blinov đã có thể sử dụng thiết kế tương tự, nhưng với chỉ số KIEV là 58%.

Tuabinloại hyperboloid

Tua bin gió kiểu hyperboloid dựa trên ý tưởng của một kỹ sư như Shukhov Vladimir Grigoryevich.

Các tính năng của loại tuabin này bao gồm thực tế là nó có vùng làm việc lớn hơn của luồng gió. Nếu chúng ta so sánh chỉ số này với các loại thiết bị khác, thì loại hyperboloid cho kết quả tốt hơn 7-8%, nếu chúng ta tính từ vùng quét. Chỉ báo này hợp lệ đối với những loại có vùng làm việc của / u200b / u200b hướng gió thổi. Ví dụ, nếu chúng ta so sánh loại này với tuabin Darrieus và Savonius, thì sự khác biệt sẽ là 40-45%.

Các tính chất đặc biệt của loại thiết bị này cũng bao gồm thực tế là chúng có thể hoạt động với các luồng không khí đi lên. Sẽ rất hiệu quả nếu bạn lắp đặt máy phát điện gần hồ nước, đầm lầy, sườn đồi, v.v.

Ưu điểm của những tuabin như vậy bao gồm thực tế là đường tiếp xúc của lớp không khí đang hoạt động, có tác dụng rửa hình hypebol, sẽ dài hơn 1,6 lần so với đường của một hình trụ tương tự quay như máy phát điện gió quay. Đương nhiên, do đó kết luận rằng hiệu quả sẽ lớn hơn cùng một lượng.

Flaws

Mặc dù có nhiều ưu điểm và tính năng của những tuabin này, chúng cũng có một số nhược điểm.

Các yếu tố tiêu cực bao gồm thực tế là khi các cánh của máy phát điện quay ngược với dòng gió, loại máy phát điện này sẽ chịu tổn thất đáng kể, do đó sẽ dẫn đến giảm hiệu suất công việc khoảng một nửa. Sự sụt giảm của chỉ số này là rất đáng chú ý nếu chúng ta so sánh các tuabin dọc với tuabin nằm ngang, những tuabin không có tổn thất như vậy.

Một nhược điểm nữa là tuabin gió thẳng đứng phải rất dài. Nếu bạn đặt nó gần mặt đất, nơi có tốc độ gió thấp hơn nhiều so với ở độ cao, thì có thể có vấn đề khi khởi động cánh quạt, cần một lực đẩy để bắt đầu hoạt động. Tự nó, nó không bắt đầu ở tất cả. Tất nhiên, bạn có thể lắp đặt các tháp đặc biệt để nâng các cánh quạt lên cao hơn, nhưng phần dưới của cánh quạt vẫn sẽ quá thấp.

Những bất lợi khác bao gồm thực tế là vào mùa đông, các cục băng sẽ hình thành trên các cánh của tuabin gió. Cũng cần lưu ý đến lượng lớn tiếng ồn mà tuabin phát ra trong quá trình hoạt động. Một số cơ sở lắp đặt thậm chí có khả năng tạo ra sóng hạ âm có hại trong quá trình hoạt động của chúng. Nó gây ra rung động, có thể làm vỡ kính, cửa sổ, bát đĩa.

Sự thật thú vị: Các tuabin gió của RimWorld được sử dụng làm nguồn điện.