Pystysuuntaiset tuuliturbiinit. Mikä on uusi tuuliturbiini ja minkä tyyppinen se on? Uudentyyppiset suljetut tuuliturbiinit

Äskettäin luotu tuuliturbiini kuuluu uusiutuviin energialähteisiin karusellityyppisten pystysuorien aksiaalisten tuuliturbiinien (kansainvälinen lyhenne VAWT) muodossa.

Nykymaailmassa olemme luottaneet uusiutuviin energialähteisiin, mukaan lukien tuulienergiaan. Potkurityyppiset tuuligeneraattorit, joissa on vaakasuuntainen pyörimisakseli, ovat vallitsevia. Tällaiset generaattorit vaativat voimakkaita tukitorneja ja nostettuja vaihdelaatikoita, mikä pidentää takaisinmaksuaikaa. Lisäksi tällaiset yksiköt ovat tehokkaita matalataajuisia kohinan lähteitä. Nämä olosuhteet rajoittavat ostajapiiriä ja pakottavat heidät etsimään vaihtoehtoa perinteisille tuulivoimalille.

Äskettäin luotu tuuliturbiini kuuluu uusiutuviin energialähteisiin karusellityyppisten pystyaksiaalisten tuuliturbiinien (kansainvälinen lyhenne VAWT) muodossa.

Pystysuuntaisten roottoreiden etuna on ennen kaikkea alhaisempi takaisinmaksuaika sekä se, että ne mahdollistavat käytön laajalla tuulennopeusalueella. Vaaka-akselilla varustetut roottorit siirretään suojaavaan autorotaatiotilaan tietyllä enimmäistuulennopeudella, jonka ylittäminen on täynnä rakenteen tuhoutumista.

Tässä tilassa potkuri on irrotettu kertoimesta ja generaattorista, eikä sähköä synny. Ja pystyakselilla varustetut roottorit kokevat huomattavasti vähemmän mekaanista rasitusta samalla tuulen nopeudella kuin roottorit, joissa on vaaka-akseli. Lisäksi jälkimmäiset vaativat kalliita tuulenohjausjärjestelmiä.

Pystyakselilla varustetut roottorit voivat toimia missä tahansa tuulen suunnassa. Toinen pystyroottoreiden etu on niiden alhainen melutaso ja kyky asentaa kaupunkialueille, myös rakennusten katoille.

Tämän hankkeen puitteissa ehdotetaan täysin uutta lähestymistapaa pystysuuntaisten tuulivoimaloiden suunnitteluun. Se perustuu matalalle asennetun, kestävän roottorin käyttöön, jonka kehälle on kiinnitetty monia purjeita - siivet.

Roottori on varustettu pyöräalustalla varustetuilla tukituilla, mikä mahdollistaa sen pyörimisen kiinteän akselin ympäri siten, että se on alustan pyörien ansiosta vakaassa asennossa. Monet purjeet - siivet luovat suuren vääntömomentin aerodynaamisten voimien takia. Mikä tekee tästä mallista tehotiheyden ennätyksen. Roottorin halkaisija voi olla 10 metriä.

Samaan aikaan tällaiselle roottorille on mahdollista asentaa siivet, joiden pinta-ala on yli 200 neliömetriä, mikä mahdollistaa jopa sata kilowattia sähköä. Lisäksi tällaisten yksiköiden paino on niin pieni, että se voidaan asentaa rakennusten katoille ja siten tarjota niille autonominen virtalähde. Tai on mahdollista toimittaa sähköä suurelle maatilalle aroilla, jossa ei ole sähköjohtoa. Tehon lisääminen mielivaltaisen suureen arvoon on saavutettavissa kopioimalla tällaisia ​​yksiköitä. Eli asentamalla monta samantyyppistä tuuliturbiinia saavutamme tarvittavan tehon.

Internet-valvonnan aikana tunnistettiin amerikkalainen yritys, joka valmistaa VAWT:tä asuntoihin, sähköajoneuvojen huoltoasemille sekä Yhdysvaltain puolustusministeriölle (sähköinen resurssi http://www.vortexis.com/vortexis-engineering.html)

Vaikka amerikkalainen VAWT on ulkonäöltään epämääräisesti samanlainen kuin turbiinimme, siinä on seuraavat perustavanlaatuiset erot:

1. Analogi pyörittää VAWT:n sisäosaa. Ja ulompi osa on staattori (kiinteä ohjaussiipi). Ehdotetun kohteen koko järjestelmä on yksi roottori. Vaikka turbiinimme on mahdollista varustaa lisäksi staattoritasoilla - tuulikeskittimillä.

2. Koska teho riippuu vääntömomentista, joka on suoraan verrannollinen roottorin säteeseen muiden tekijöiden ollessa sama, turbiinillamme on suurempi säde (samoilla mitoilla).

3. Turbiinimme sisältää vaakasuuntaisen juoksupyörän, toisin kuin sen analogissa, joka poistaa tehon nousevasta pyörteestä roottorin sisällä.

4. Analogissa ei ole vinoja siipiä. Järjestelmässämme on niitä 9-18. Nämä siivet lisäsivät tehoa 10 %, kuten vertaamalla vanhaa mallia, jossa oli yhdeksänsiipistä ja uutta, jossa oli kaksi kertaa enemmän siipiä.

5. Mainittu yritys ei voi valmistaa suuria VAWT-laitteita. Hakija suunnittelee turbiinia, jonka teho on enintään 50...80 kW, mikä on puolitoista suuruusluokkaa suurempi kuin kuvatun analogin suorituskyky.

Mitä tulee tekniseen tehokkuuteen. Prototyyppimme, jonka terän korkeus on 800 mm ja poikittaismitta 800 mm, tuulen nopeudella 11 m/s kehitti 225 W:n mekaanisen tehon (75 rpm). Samaan aikaan se seisoi alle metrin korkeudella maan pinnasta. Resurssin http://www.rktp-trade.ru mukaan vertailukelpoista tehoa (300 W) kehittää viisilapainen pystytuulivoimala, joka on asennettu kuuden metrin mastoon, ja siinä on viisi 1200 mm:n siipeä asennettuna. kokonaishalkaisija 2000 mm.

Eli jos vertailtavien tuulimyllyjen tuulen pyyhkäisyalueet ovat yhtä suuret, niin prototyyppi on 2,5...3 kertaa energiatehokkaampi kuin tunnettu tuulimylly, kun otetaan huomioon se, että tuuli lähellä maaperä on heikompi, koska se on lähellä rajapintaa, ja sillä on voimakas turbulentti luonne. Tämän perusteella, tietäen, että kuvatun analogin tuulienergian käyttökerroin (WEC) on 0,2, voimme arvioida prototyypin WEC arvoksi 0,48, mikä on paljon korkeampi kuin Savonius- ja Daria-tyyppisten VAWT-laitteiden ja vastaa parasta maailmaa. standardit vaakasuunnassa – aksiaaliset tuuligeneraattorit.

Samaan aikaan prototyypin materiaalinkulutus ja hinta ovat verraten alhaisemmat kuin potkuriin asennetuilla tuuliturbiineilla, joissa on tuulen suuntausmekanismit ja korkealle asennettu tehomoduuli kalliilla planeettatyyppisillä nostovaihteistoilla.

Vertaileva arvio erityyppisten tuuliturbiinien roottoreiden tehokkuudesta on alla olevassa taulukossa 1.

pöytä 1

Roottorin tyyppi	Pyörimisakselin sijainti	Tuulienergian käyttökerroin (WEUR)	Lähde	Huomautuksia
Savonius roottori	Pystysuora	0,17	R.A. Janson. Tuuliturbiinit. Toimittaja M.Zh. Osipova. M.: Kustantaja MSTU im. N.E. Bauman, 2007, s. 23, kuva 13	Kehitetty noin kahdeksankymmentä vuotta sitten, kaavio - kuva. 7 (e) mainitun lähteen sivulla 17
N-Darye-roottori, jossa laajat siivet	Pystysuora	0,38	Ibid.	Kehitetty noin sata vuotta sitten, kaavio - kuva. 7 (a) mainitun lähteen sivulla 17
Moniterävastus	Pystysuora	0,2	Siellä, samoin kuin tietty kaupallinen tuote verkkosivustolla http://www.rktp-trade.ru	Tähän tyyppiin kuuluu myös Astanassa laajalti tunnettu Bolotov-roottori.
Kaksilapainen potkuri	Vaakasuora	0,42	Ibid.	Yleisin tuuliturbiinityyppi maailmassa nykyään
Turbiinimme roottori (muodollisesti N-Darier, mutta tiiviisti suljetuilla lapoilla, joihin on asennettu vinot siivet ja vaakasuora juoksupyörä)	Pystysuora	0,48…0,5	Kenttämittaukset tuulen nopeudesta tuulimittarilla, roottorin vääntömomentista dynamometrillä, roottorin kierrosten kierroslukumittarilla	KIEV määritellään epäsuorilla menetelmillä. Ostettavasta sähkögeneraattorista vaaditaan suora sähkötehon mittaus.

Siten ehdotettu kohde ei ole vain uusi ja huomaamaton, vaan myös täyttää KIEV:n parhaat kansainväliset standardit ylittäen kansainväliset standardit liittyvien kustannusten ja takaisinmaksuajan suhteen.

Jatkossa on tarkoitus suunnitella, valmistaa ja testata täysikokoinen pilottiprototyyppi. Tällaisten laitteistojen massatuotantoa suunnitellaan pilottimallin virheenkorjauksen jälkeen, jolloin tällaiset asennukset asennetaan sähköistämättömille alueille maaseudulla ja uusiin rakennuksiin kaupungeissa. julkaistu

Tuuli on aurinkoenergian muoto. Tuulet johtuvat auringon epätasaisesta ilmakehän lämpenemisestä, maan pinnan epäsäännöllisestä rakenteesta ja sen pyörimisestä. Tuulen virtausratoja muuttavat maan maisema, vesistö ja kasvillisuus. Ihmiset käyttävät tuulta tai tuulienergiaa moneen tarkoitukseen: purjehdukseen, leijalentämiseen ja jopa sähkön tuottamiseen. Termit "tuulienergia" ja "tuulivoima" kuvaavat prosessia, jossa tuulta käytetään mekaanisen energian tai sähkön tuottamiseen. Tuulivoimalat (tuuligeneraattorit) muuttavat tuulen kineettisen energian mekaaniseksi energiaksi, jota voidaan käyttää useisiin erityistehtäviin, kuten viljan jauhamiseen tai veden pumppaamiseen.

Joten miten tuuliturbiinit tuottavat sähköä? Yksinkertaisesti sanottuna tuuliturbiini toimii tuuletinta vastapäätä. Sen sijaan, että tuuliturbiinit käyttäisivät sähköä tuulen tuottamiseen, kuten tuuletin, ne käyttävät tuulta sähkön tuottamiseen. Tuuli kääntää siivet, jotka pyörittävät sähköä tuottavaan generaattoriin kytkettyä akselia.

Tämä "tuulivoimalan" yläpuolinen kuva osoittaa, kuinka tuuliturbiinien ryhmä voi tuottaa sähköä kuluttajaverkkoihin. Siirto- ja jakelulinjojen kautta se saapuu koteihin, yrityksiin, kouluihin ja niin edelleen.

Tuulivoimaloiden tyypit

Nykyaikaiset turbiinit jakautuvat kahteen pääryhmään: vaaka-akselilla ja pystyakselilla, joka on samanlainen kuin Darrieusin "beater" -malli, joka on nimetty ranskalaisen keksijänsä mukaan. Vaaka-akselisissa turbiineissa on tyypillisesti kaksi tai kolme siipeä. Nämä kolmilapaiset turbiinit toimivat "vastatuulessa" lapojen ollessa tuulta päin.

3,6 megawatin GE Wind Energy -turbiini on yksi suurimmista koskaan asennetuista:

Suuremmat turbiinit ovat tehokkaampia. Ja myös hinnan suhteen.

Tuulivoimaloiden koot

"Palvelun" mittakaavan turbiinien kokoalue ulottuu 100 kilowatista useisiin megawatteihin. Suuret turbiinit on ryhmitelty "tuulipuistoiksi", jotka toimittavat tukkusähköä verkkoon.

Pieniä yksittäisiä alle 100 kW:n turbiineja käytetään koteihin, tietoliikenneantenneihin tai vesipumppuihin. Pieniä turbiineja käytetään joskus yhdessä dieselgeneraattoreiden, akkujen ja aurinkopaneelien kanssa. Näitä järjestelmiä kutsutaan "hybridituulijärjestelmiksi" ja niitä käytetään syrjäisissä paikoissa, joissa sähköverkkoon liittyminen ei ole mahdollista.

Tuuliturbiinin sisällä

Tuulimittari	Tuulimittari	Mittaa tuulen nopeuden ja lähettää nopeustiedot ohjaimelle.
Terät	Terät	Useimmissa turbiineissa on joko kaksi tai kolme lapaa. Terien läpi kulkeva tuuli saa ne "lentämään ylös" ja pyörimään.
Jarru	Jarru	Levyjarru, jossa mekaaninen, sähköinen tai hydraulinen käyttövoima roottorin pysäyttämiseksi kriittisissä tilanteissa.
Ohjain	Ohjain	Ohjausohjain käynnistää koneen tuulen nopeuksilla noin 8...16 mph ja sammuttaa koneen noin 55 mph:lla. Turbiinit eivät toimi yli 55 mph tuulen nopeuksilla, koska voimakkaat tuulet voivat tuhota ne.
Vaihdelaatikko	Tarttuminen	Yhdistää mekaanisesti hidaskäyntisen turbiinin akselin nopeaan nostaen pyörimisnopeutta 30...60 rpm:stä 1000...1800 rpm:iin eli useimpien generaattoreiden sähköntuotantoon vaatimaan nopeuteen. Vaihteisto on kallis (ja raskas) osa tuuliturbiinia, ja insinöörit tutkivat "suorakäyttöisiä" generaattoreita, jotka toimivat pienemmillä pyörimisnopeuksilla eivätkä tarvitse vaihteistoja.
Generaattori	Generaattori	Tyypillisesti tavallinen induktiogeneraattori, joka tuottaa 60 hertsin vaihtovirtaa (Yhdysvalloissa).
Nopea akseli	Suurinopeuksinen akseli	Antaa virtaa generaattorille.
Hidaskäyntinen akseli	Matala nopeus akseli	Roottori pyörittää tätä akselia nopeudella noin 30...60 kierrosta minuutissa.
Nacelle	Gondoli	Kotelo sijaitsee tornin yläosassa ja sisältää vaihteiston, hidas- ja nopean akselin, generaattorin, ohjausohjaimen ja jarrun. Jotkut gondolit ovat riittävän suuria helikopterin laskeutumiseen.
Piki	Terän pyöriminen	Lavat Kääntymällä kohti tuulta tai kulmassa sen suhteen ohjataksesi roottorin nopeutta ja estämään sitä pyörimästä tuulessa, joka on liian voimakas tai liian heikko tuottamaan sähköä.
Roottori	Roottori	Teriä ja napaa yhdessä kutsutaan roottoriksi.
Torni	Torni	Tornit on valmistettu teräsputkesta (näkyy tässä), betonista tai niissä on pitsimainen muotoilu. Koska tuulen nopeus kasvaa korkeuden kasvaessa, korkeammat tornit antavat turbiinien vangita enemmän tuulienergiaa ja tuottaa enemmän sähköä.
Tuulen suunta	Tuulen suunta	On olemassa ns. "vastatuulta" turbiineja, koska käytön aikana ne käännetään "kasvot" tuulta päin. Muut turbiinit on suunniteltu toimimaan "suojanpuoleisella" puolella tuulesta poispäin.
Tuuliviiri	Vane	Tunnistaa tuulen suunnan ja lähettää tiedot ohjausohjaimelle suunnatakseen turbiinin tuulen suunnan mukaan.
Yaw drive	Nacelle ajaa	Vastatuuleturbiinit on suunnattava tuuleen ja konepellin avulla korjataan roottorin suunta tuulen suunnan muuttuessa. Myötätuulen turbiinit eivät vaadi roottorikäyttöä, koska tuuli puhaltaa niiden "takana".

• Terien (vaaka-akselilla) suhteen pidin artikkelista "Modelist-Constructor" -lehden 1993, nro 8. http://publ.lib.ru/ARCHIVES/M/%27%27Modelist-konstruktor%27%27/%27%27MK%27%27,1993,N08.%5Bdjv-002%5D.zip Se on selvästi kirjoitettu siellä ja toimintaperiaate ja miten se tehdään.
• Sellaisen lehdistön katsomisen sijaan on parempi lukea (mietillisesti) Fateevin kirja "Tuulimoottorit ja tuulivoimalat".
• Teollisuustuuliturbiinien osalta dzen +1 [B] Kolme siipeä kompromissina toisaalta halun varmistaa siipien rakenteellinen lujuus ja vähentää dynaamisia kuormia, alentaa tuuliturbiinien kustannuksia vähentämällä siipien lukumäärää, varmistaa hyväksyttävä aerodynaamisen melun ja tärinän taso, joka kasvaa siipien kärkien nopeuden kasvaessa ja toisaalta halu lisätä tuuliturbiinin hyötysuhdetta, joka kasvaa tuuliturbiinin nopeuden ja siipien määrän kasvaessa. [I] Oppikirja "Tuulimoottorit ja tuuliturbiinit" Fateeva E.M.
• 3-siipisellä turbiinilla on vakio hitausmomentti suhteessa orientaatioakseliin, siipien asennosta riippumatta, joten tuulimyllyä suunnattaessa ei esiinny tärinää. 2-terä tärisee suunnattaessa.
• RE: Miksi 3 terää / Vitaly71 No, ensinnäkin, tehokkuus on korkein yhdellä terällä, mutta se on dynaamisesti epätasapainossa. Ja kaksiteräisen ääni on räikeä, mutta kolmiteräinen on jälkimmäinen, jolla on korkea kerroin, koska terän nostaminen yli 3...5 EI MUUTTA tehokkuutta, mutta se vähentää voimakkaasti pyörimisnopeutta, mikä tarkoittaa materiaalin kulutusta
• Tuulimyllyn nopeudesta riippuen maksimaaliselle KIEV:lle on tuuliturbiinin optimaalinen täyttökerroin ja se riippuu vähän siipien lukumäärästä. Ideaaliturbiini on ääretön määrä äärettömän kapeita siipiä. Tasapainoisimmat ovat 3, 6, 12, 18, ..., 3 on minimiluku.
• Mutta kaksiteräisen terän ääni ei häirinnyt minua, vaikka teroitin huolimattomuudesta väärän reunan.
• onko tässä kyse gigawatista??? Mutta tavallinen (takaamaton) tuuli aiheuttaa myös monenlaisia ​​äänivärähtelyjä (INF mukana), painaen kaoottisesti lehtiä, puiden oksia, ikkunoita ja rakennusten seiniä. Ja jopa avoimella kentällä tuuli painaa ihmisen korvia. Myös ukkosmyrskyt ja maanjäristykset synnyttävät infraääntä. Ilmavirrat voivat kuljettaa pois hyönteisiä ja jotkin kasvit (tumbleweed). Kielletään tämä kaikki kiireesti!!! :)))
• Kyllä, tämä on hölynpölyä, huhuja, joita lämpövoimaloiden omistajat tukivat taloudellisesti 80-luvulla. Megawattituulimyllyjen ongelmana on, että linnut (etenkin pakkasella) takertuvat niiden ympärille, ja jos sisällä on reikiä, ne yrittävät rakentaa pesiä sisälle. Olen itse nähnyt pesiä tuulimyllyissä.
• Hyvää iltapäivää, herrat. Keskustelunne ovat mielenkiintoisia, mutta pahoittelen, minulla on kysymys, onko kukaan kokoanut Gorlov-turbiinia (http://www.quietrevolution.com/), tein sen, mutta se ei käänny edes kovassa tuulessa, jos joku tietää mikä salaisuus on (jossain on käänne) en tiedä missä)
• Näyttää siltä, ​​​​että toinen henkilö haluaa astua haravan päälle. On olemassa yksinkertainen totuus, joka on vahvistettu teoreettisesti ja käytännössä useammin kuin kerran - kaikki pystysuorat on tehty kauneutta varten, mutta ei työtä varten.
• Tämä ns kurkkuturbiini - tavallinen Darrieus-roottori, kierretty spiraaliksi vähentämään äkillisiä lyhytaikaisia ​​kuormia. Mutta kuormien vähentämisen lisäksi KIEV putoaa suuresti, ja siksi, jotta se voisi pyöriä, sinun on tehtävä erittäin laadukkaita teriä ja oltava voimakas tuuli. No, on hyvä käyttää sitä vain kauneuden vuoksi tai mainostaa joitain sijoittajia rahasta.
• Eli kukaan ei tiedä, mitä se vaatii, jotta se pyörii?
• Laadukkaat terät ja voimakkaat tuulet.
• Terien profiilin on oltava tarkka, litteät nauhat eivät toimi. Lisäksi on hyvä tuuli ja se on kiihdytettävä toimintanopeuteen, turbiini ei kiihdy edes hyvässä tuulessa. Vaakaakselista tuulimyllyä vasten sen CIV on lähes 3 kertaa pienempi. Näyttää kauniilta, ei voi muuta sanoa :)
• siiven kantosiipi? Ja kiihdyttämiseen voit käyttää Savonius-roottoria.
• Laskennoilla ja käytännöllä on todistettu, että lavan (painteen) profiilin tulee olla lähellä ihannetta, tuulen virtausta heijastava etutaso iskukulmaa pitkin, jossa ylipaine syntyy, voi olla tasainen, mutta terän takataso. siipi, jotta saadaan aikaan suurempi ilmanpaineero siiven taakse kuin sen eteen, sen tulee olla kupera, ei tasaisesti luo harvinaisia ​​ilmamassoja Ehkä jokin on vialla?
• Kyllä, katso mitä tahansa aerodynaamisten profiilien kartastoa ja katso, millaisia ​​profiileja ne ovat.
• Kyllä, olen tietoinen niistä.
• Suurissa turbiineissa (suhteellisesti) siipiä ohjataan epäsuorasti, ulkopuolelta. Ainakin Krimillä tuulivoimaloissa ohjaus tapahtui henkilökohtaiselta tietokoneelta riippuen kuormasta, nopeudesta jne.

Tuulivoimaloita on käytetty sähkönlähteenä vuosikymmeniä. Ensimmäistä kertaa ihmiset alkoivat hyödyntää tällaisia ​​rakenteita, kun he valjastivat luonnon voiman ja alkoivat rakentaa myllyjä. Nykyään sähkön tuottamiseen käytetään kolmannen sukupolven turbiinityyppisiä tuuligeneraattoreita. Lisäksi itse rakenteet ovat viime aikoina saaneet yhä epätavallisempia muotoja.

Nykyaikainen tuuliturbiini koostuu seuraavista elementeistä:

1. Tuulimittari. Se vastaa tuulen nopeuden mittaamisesta ja välittää tarvittavat tiedot tuuliturbiinin ohjaimelle.
2. Terät. Näihin elementteihin osuva tuuli saa ne pyörimään. Tämän seurauksena aktivoituu turbiini, joka tuottaa sähköä.
3. Jarru. Sitä täydentävät mekaaniset, hydrauliset ja muut käyttövoimat. Tuuliturbiinin jarrujärjestelmä on välttämätön roottorin pysäyttämiseksi kriittisissä tilanteissa.
4. Ohjain. Vastaa koko asennuksen johtamisesta. Se käynnistää ja pysäyttää tuuliturbiinit automaattisesti.
5. Induktiogeneraattori. Laite tuottaa sähköä. Sitä täydentää nopea akseli.
6. Gondoli. Se sijaitsee tuuliturbiinin yläosassa. Suunnittelurungossa on suurin osa yksikön suunnittelukomponenteista, mukaan lukien jarru ja ohjain.

Suunnittelutyypistä riippuen tuuliturbiinia voidaan täydentää muilla elementeillä. Erityisesti nykyaikaiset asennukset on varustettu vaipalla, joka vangitsee tuulen ja lisää sen tehoa.

Turbiinien edut

Nykyaikaisella tuuliturbiinilla on seuraavat edut edeltäjiinsä verrattuna:

1. Pystyy toimimaan suurilla tuulennopeuksilla. Nykyaikaiset turbiinit toimivat, kun tuulivirtaukset ylittävät kriittiset arvot (25–60 m/s).
2. Ei luo infraääniaaltoja. Edellisten sukupolvien tuuliturbiineilla oli tämä haittapuoli.
3. Helppo asennus. Suunnittelun perusta syntyy tuotannossa. Yksittäiset elementit asennetaan paikan päällä ja gondoli asennetaan maston päälle.
4. Innovatiivisten materiaalien käyttö. Ne eivät vain pidennä asennuksen käyttöikää, vaan varmistavat myös asennuksen helppouden.

Tuulivoimalat asennetaan pääasiassa meren ja valtameren rannikolle tai suoraan veteen. Tämä lähestymistapa mahdollistaa turbiinin lähes ympärivuotisen toiminnan.

Nykyaikainen kehitys

Terien asennusten haittoja ovat seuraavat:

• ne häiritsevät luonnollista lämpötasapainoa;
• suhteellisen alhainen hyötysuhde, enintään 30%;
• vievät suuren alueen;
• aiheuttaa vaaraa linnuille.

Nämä puutteet pakottavat kehittäjät ympäri maailmaa etsimään uusia teknologisia ratkaisuja tuulienergian tuottamiseksi. Viimeisimpiä saavutuksia ovat mm.

1. Nouseva turbiini.

Rakenteellisesti se muistuttaa heliumilla täytettyä ilmapalloa. Sisälle on asennettu vaaka-akselille turbiini, jossa on kolme lapaa. Tällainen järjestelmä on tällä hetkellä käytössä Alaskassa. Kelluva turbiini sijaitsee korkeudella, johon nykyaikaiset tuuliturbiinit eivät pääse käsiksi. Tällainen järjestelmä pystyy toimimaan lähes itsenäisesti (henkilöstön osallistuminen on minimoitu).

2. Pystysuuntaiset turbiinit.

Niiden terät seuraavat kalan evien järjestystä. Tämän rakenteen ansiosta turbiinit pystyvät tuottamaan riittävän määrän sähköä ollessaan lähietäisyydellä toisistaan. Pystyasennusten pituus on 9 m Järjestelmän tehokkaan toiminnan kannalta on tarpeen asentaa vähintään kaksi lähekkäin olevaa turbiinia. Alustavien tutkimusten mukaan uudentyyppinen laitteisto tuottaa 10 kertaa enemmän sähköä lamellisiin analogeihin verrattuna ja vie saman alueen.

3. Hiilen "varret".

Arabiemiirikunnissa toteutetaan uusi puhtaan sähkön tuotantoprojekti. Se sisältää 1 203 hiilivarren asentamisen 20 metrin pohjalle. Tämän rakenteen korkeus on 55 m. Järjestelmän jokainen yksittäinen elementti sijaitsee 10 m:n etäisyydellä toisistaan.

Yksittäisen varren paksuus pohjassa on 30 m, ja niiden sisällä on kerroksia, jotka koostuvat vuorottelevista elektrodeista ja pietsosähköisestä materiaalista. Paineen alaisena jälkimmäinen tuottaa sähköä. Energiaa syntyy, kun varret heiluvat tuulessa. Tämä järjestelmä tuottaa saman määrän sähköä kuin muut samalla alueella sijaitsevat tuuliturbiinit.

Tunisialaiset tutkijat loivat jotain vastaavaa. Niiden järjestelmä eroaa Yhdistyneissä arabiemiirikunnissa käytetyistä hiilivarreista siinä, että sen yläosassa on satelliittiantennia muistuttava hiljainen generaattori.

Hollannissa he ehdottivat pienen rakenteen asentamista jokaiseen taloon, joka voi tuottaa sähköä tuulivoiman vaikutuksesta. Tässä tuuligeneraattorissa on turbiini, joka seuraa etanankuoren muotoa. Se vangitsee tuulen virtauksen, kääntyy ympäri ja muuttaa liikkeensä suuntaa. Tällaisen tuuligeneraattorin tuottavuus saavuttaa 80 % teoreettisista indikaattoreista, jotka tällaiset laitokset voisivat mahdollisesti osoittaa.

Viime vuosina on ilmestynyt kehitystä, joka on suunniteltu asennettavaksi purjelaivoille. Yleisesti ottaen sellaisten järjestelmien määrä, jotka voivat korvata siipituuligeneraattoreita, kasvaa jatkuvasti. Ehkä tulevaisuudessa he pystyvät ratkaisemaan kaikki tuulienergian ongelmat.

Nykyaikaisen kineettisen tuuligeneraattorin avulla voit hyödyntää ilmavirtojen voimaa muuntaen sen sähköksi. Tätä tarkoitusta varten on olemassa tehdasvalmisteisia ja kotitekoisia laitemalleja, joita käytetään sekä teollisuudessa että kotitalouksissa.

Kerromme sinulle, kuinka tämän tyyppiset tuuliturbiinit on suunniteltu, ja tutustumme laitteen ominaisuuksiin ja suunnitteluvaihtoehtoihin. Ehdottamamme artikkeli näyttää tuulivoimalan vahvuudet ja heikkoudet. Tee-se-itse-työntekijät löytävät täältä hyödyllisiä kaavioita ja kokoonpanosuosituksia.

Tuuligeneraattorin toiminta perustuu tuulen kineettisen energian muuntamiseen roottorin mekaaniseksi energiaksi, joka muunnetaan sitten sähköksi.

Toimintaperiaate on melko yksinkertainen: laitteen akseliin kiinnitettyjen siipien pyöriminen johtaa roottorigeneraattorin ympyräliikkeisiin, mikä tuottaa sähköä.

Tuulivoima on yksi lupaavimpia uusiutuvan energian sektoreita. Nykyaikaiset mallit mahdollistavat kustannustehokkaan ilmavirran tehon hyödyntämisen sähköntuotantoon

Tuloksena oleva epävakaa vaihtovirta "tyhjentyy" säätimeen, jossa se muunnetaan tasajännitteeksi, joka voi ladata akkuja. Sieltä teho syötetään invertteriin, jossa se muunnetaan vaihtojännitteeksi, jonka indikaattori on 220/380 V, joka syötetään kuluttajille.

Tuuligeneraattorin teho riippuu suoraan ilmavirran tehosta (N), joka lasketaan kaavalla N=pSV 3 /2, jossa V on tuulen nopeus, S on työskentelyalue, p on ilman tiheys.

Tuuligeneraattori laite

Tuuligeneraattoreiden eri versiot eroavat merkittävästi toisistaan.

Tuuligeneraattorin käyttämiseksi valmistetaan roottorityyppinen turbiini, jossa on pystysuuntainen pyörimisakseli. Tämän tyyppinen roottori on erittäin vahva ja kestävä, sillä on suhteellisen alhainen pyörimisnopeus ja se voidaan helposti valmistaa kotona ilman kantolevyn vaivaa ja muita vaakaakselisen tuuliturbiinin roottorin valmistamiseen liittyviä ongelmia. Lisäksi tällainen turbiini toimii lähes äänettömästi riippumatta siitä, mistä suunnasta tuuli puhaltaa. Työ on käytännössä riippumaton turbulenssista ja toistuvista tuulen voimakkuuden ja suunnan muutoksista. Turbiinille on ominaista korkea käynnistysmomentti ja toiminta suhteellisen alhaisilla nopeuksilla. Tämän turbiinin hyötysuhde on pieni, mutta se riittää pienitehoisille laitteille, ja sen suunnittelun yksinkertaisuus ja luotettavuus maksavat kaiken.

Sähkögeneraattori

Generaattorina käytetään kestomagneeteilla varustettua modifioitua kompaktia auton käynnistintä. Generaattorin lähtötiedot: vaihtovirtateho 1,0...6,5 W (riippuu tuulen nopeudesta).
Vaihtoehto käynnistimen muuntamiseksi generaattoriksi kuvataan artikkelissa:

Tuuliturbiinin valmistus

Tämä tuuliturbiini ei maksa melkein mitään ja on helppo valmistaa.
Turbiinirakenne koostuu kahdesta tai useammasta puolisylinteristä, jotka on asennettu pystysuoralle akselille. Roottori pyörii kunkin siiven erilaisen tuulenvastuksen vuoksi, käännettynä tuuleen eri kaarevuuksilla. Roottorin tehokkuutta lisää jonkin verran siipien välinen keskirako, koska jonkin verran ilmaa vaikuttaa lisäksi toiseen siiviin sen poistuessa ensimmäisestä.

Generaattori on kiinnitetty telineeseen lähtöakselilla, jonka kautta johdin tuloksena olevalla virralla tulee ulos. Tämä muotoilu eliminoi liukuvan koskettimen virranottoa varten. Turbiinin roottori asennetaan generaattorin koteloon ja kiinnitetään kiinnityspullien vapaisiin päihin.

Alumiinilevystä, jonka paksuus on 1,5 mm, leikataan levy, jonka halkaisija on 280...330 mm tai tähän halkaisijaan kaiverrettu neliömäinen levy.

Suhteessa kiekon keskustaan ​​on merkitty ja porattu viisi reikää (yksi keskelle ja 4 levyn kulmiin) siipien asentamista varten ja kaksi reikää (symmetrisesti keskimmäiseen) turbiinin kiinnittämiseksi generaattoriin.

Levyn kulmissa oleviin reikiin asennetaan pienet, 1,0...1,5 mm paksut alumiinikulmat terien kiinnittämiseksi.

Valmistamme turbiinien siivet halkaisijaltaan 160 mm ja korkeudelta 160 mm peltipurkista. Tölkki leikataan kahtia akseliltaan, jolloin saadaan kaksi identtistä terää. Leikkauksen jälkeen tölkin reunat 3...5 mm leveydellä taivutetaan 180 astetta ja poimutetaan reunan vahvistamiseksi ja terävien leikkausreunojen poistamiseksi.

Molemmat turbiinin siivet, tölkin avoimen osan sivulla, on yhdistetty toisiinsa U-muotoisella hyppyjohdolla, jonka keskellä on reikä. Silta luo 32 mm leveän raon siipien keskiosan väliin roottorin tehokkuuden parantamiseksi.

Tölkin vastakkaisella puolella (alareunassa) terät on yhdistetty toisiinsa minimaalisen pituisella hyppyjohdolla. Tässä tapauksessa 32 mm leveä rako säilytetään koko terän pituudella.

Koottu terälohko asennetaan ja kiinnitetään levyyn kolmeen kohtaan - hyppyjohtimen keskireikään ja aiemmin asennettuihin alumiinikulmiin. Turbiinin siivet on kiinnitetty levyyn tiukasti toisiaan vasten.

Kaikkien osien liittämiseen voit käyttää niittejä, itsekierteittäviä ruuveja, M3- tai M4-ruuviliitoksia, kulmia tai muita menetelmiä.

Generaattori asennetaan levyn toisella puolella oleviin reikiin ja kiinnitetään muttereilla kiinnityspullien vapaisiin päihin.

Tuuligeneraattorin luotettavaa itsekäynnistystä varten on tarpeen lisätä turbiiniin toinen samanlainen siipien taso. Tässä tapauksessa toisen tason terät siirretään akselia pitkin suhteessa ensimmäisen tason teriin 90 asteen kulmassa. Tuloksena on nelilapainen roottori. Tämä varmistaa, että aina on vähintään yksi siipi, joka pystyy tarttumaan tuuleen ja antamaan turbiinille vauhtia pyörimään.

Tuuligeneraattorin koon pienentämiseksi voidaan valmistaa ja kiinnittää generaattorin ympärille toinen taso turbiinin siipiä. Valmistamme kaksi 100 mm leveää (generaattorin korkeus) terää, 240 mm pitkää (samanlainen kuin ensimmäisen tason terän pituus) 1,0 mm paksusta alumiinilevystä. Taivutamme teriä 80 mm:n säteellä, samoin kuin ensimmäisen tason terät.

Jokainen toisen (alemman) tason terä on kiinnitetty kahdella kulmalla.
Yksi on asennettu vapaaseen reikään levyn kehällä, samalla tavalla kuin ylemmän tason terien asennus, mutta siirretty 90 asteen kulmassa. Toinen kulma on kiinnitetty asennettavan generaattorin nastaan. Kuvassa generaattori on poistettu alemman tason terien kiinnityksen selkeyden vuoksi.