ვერტიკალური ქარის ტურბინები

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

მიუხედავად იმისა, რომ დღეს ენერგიის გამომუშავების მრავალი მოწინავე გზა არსებობს, ქარის ტურბინები თითქმის ყველგან გამოიყენებოდა. რა თქმა უნდა, დღესაც გამოიყენება, მაგრამ რაოდენობა საგრძნობლად შემცირდა. იმის გასაგებად, თუ როგორ მუშაობენ ისინი, მნიშვნელოვანია იცოდეთ, რომ ქარი მზის ენერგიის ფორმაა.

ზოგადი აღწერა

ქარის ტურბინები მუშაობს ქარის დინების გამოყენებით. მაგრამ რატომ შეუძლია ქარს ელექტროენერგიის გამომუშავება? ეს ფენომენი ხდება იმის გამო, რომ ხდება დედამიწის ატმოსფეროს არათანაბარი გათბობა, პლანეტის ზედაპირის სტრუქტურა არარეგულარულია და ასევე იმიტომ, რომ ის ბრუნავს. ქარის ტურბინებს ან ქარის გენერატორებს შეუძლიათ ქარის კინეტიკური ენერგია გადააქციონ მექანიკურ ენერგიად, რომელიც მოგვიანებით შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა ამოცანებისთვის.

როგორ გამოიმუშავებენ ეს მოწყობილობები ელექტროენერგიას ნორმალური ქარის გამოყენებით? სინამდვილეში, ყველაფერი საკმაოდ მარტივია. ასეთი ტურბინის მუშაობის პრინციპი პირდაპირ ეწინააღმდეგება ვენტილატორის მუშაობას. ქარის ძალის გავლენით, ქარის ტურბინის პირები ბრუნავს, რაც თავის მხრივ იწვევს გენერატორთან დაკავშირებული ლილვის გამომუშავებას ელექტროენერგიის ბრუნვას.

ტურბინის ტიპები

არსებობს სხვადასხვა ტიპის ტურბინები. ინჟინრები განასხვავებენ ორ ძირითად კატეგორიას, რომლებიც ამჟამად გამოიყენება. პირველი კატეგორია ჰორიზონტალურ-ღერძულია და მეორე კატეგორია ვერტიკალურ-ღერძულია. პირველი ტიპის ქარის ტურბინას აქვს ყველაზე გავრცელებული დიზაინი, რომელიც მოიცავს ორ ან სამ პირს. დანაყოფები სამი დანით მუშაობენ "ქარის საწინააღმდეგო" პრინციპით. თავად ელემენტები ისეა დაყენებული, რომ უყურებენ ქარს.

მსოფლიოში ერთ-ერთი უდიდესი ტურბინაა GE Wind Energy. ამ მოწყობილობის სიმძლავრე 3,6 მეგავატია. აქ აღსანიშნავია, რომ რაც უფრო დიდია ტურბინა, მით უფრო ეფექტურია იგი. გარდა ამისა, სარგებელი-ფასის თანაფარდობა ასევე უმჯობესდება აგრეგატის ზომასთან ერთად.

ტურბინის ჯამი

პირველი მაჩვენებელი, რომლითაც არჩეულია მოწყობილობა, არის სიმძლავრე. თუ ავიღებთ „მომსახურების“ტურბინებს, მაშინ მათი სიმძლავრე შეიძლება დაიწყოს 100 კვტ-დან და მიაღწიოს რამდენიმე მეგავატს. ასევე მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ვერტიკალური და ჰორიზონტალური ქარის ტურბინები შეიძლება დაჯგუფდეს ერთად. ასეთ ჯგუფებს ყველაზე ხშირად ქარის ელექტროსადგურებს უწოდებენ. ასეთი საიტების მიზანია ელექტროენერგიის საბითუმო მიწოდება სასურველ ობიექტზე.

თუ ვსაუბრობთ პატარა ერთ ტურბინებზე, რომელთა სიმძლავრე 100 კვტ-ზე ნაკლებია, ისინი ყველაზე ხშირად გამოიყენება ელექტროენერგიის მიწოდებისთვის კერძო სახლებისთვის, სატელეკომუნიკაციო ანტენებისთვის ან წყლის გადამცემი ტუმბოების ენერგიის მიწოდებისთვის. აღსანიშნავია, რომ მცირე ტურბინების გამოყენება შესაძლებელია დიზელის ძრავებთან ერთად.გენერატორები, ბატარეები ან მზის პანელები. ასეთ სისტემას ჰიბრიდულ სისტემას უწოდებენ. ისინი გამოიყენება იმ ადგილებში, სადაც სხვა შესაძლებლობა არ არის ელექტრო ქსელთან დაკავშირება.

ვერტიკალური ტურბინების უპირატესობები

დღესდღეობით ბევრად უფრო ხშირად გამოიყენება ვერტიკალური ტიპის მოწყობილობები. ეს გამართლებულია იმით, რომ ვერტიკალურ ტიპს არაერთი უპირატესობა აქვს ჰორიზონტალურთან შედარებით.

ვერტიკალური ტიპის კოშკებზე დატვირთვა იმოქმედებს უფრო თანაბრად, რაც აადვილებს უფრო დიდი კონსტრუქციის შექმნას მისი ზომების მიხედვით. გარდა ამისა, ამ ტიპის ტურბინაზე როტორის დასაყენებლად არ არის საჭირო დამატებითი აღჭურვილობა. მნიშვნელოვანი უპირატესობა, რომელიც ზრდის მუშაობის ეფექტურობას, არის ის, რომ ვერტიკალური ტურბინების პირები შეიძლება გაკეთდეს დაგრეხილი - სპირალის სახით. ეს ძალიან მნიშვნელოვანია, რადგან ამ შემთხვევაში ქარის ენერგია მათზე გავლენას მოახდენს როგორც შესასვლელში, ასევე გასასვლელში, რაც, რა თქმა უნდა, ზრდის ინსტალაციის ეფექტურობას.

ვერტიკალური ტურბინების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი უპირატესობა ის არის, რომ მათი დაყენებისას აზრი არ აქვს ღერძის მორგებას ქარის ნაკადთან. ამ ტიპის მოწყობილობა იმუშავებს ორივე მხრიდან ქარის ნაკადით.

ბოლოტოვის ქარის ტურბინა

ეს ერთეული გამოირჩევა სხვა მოწყობილობებისგან. ტურბინის ნორმალური მუშაობისთვის არ არის საჭირო მისი ადაპტირება სხვადასხვა ამინდის პირობებში. ამ დიზაინის ქარის ენერგიის ელემენტს შეუძლია ქარის აღქმა ნებისმიერი მხრიდან, ყოველგვარი გარეშეოპერაციების დაყენება. გარდა ამისა, ამ ტიპის სადგურს არ სჭირდება კოშკის შემობრუნება ქარის მიმართულების შეცვლისას. ვერტიკალური ქარის ტურბინების კიდევ ერთი უპირატესობა (VAWT - ქარის ელექტროსადგური ვერტიკალური გენერატორის ლილვით) არის ის, რომ მათ აქვთ სპეციალური დიზაინი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ იმუშაოთ ნებისმიერი სიმძლავრის ქარის ნაკადებთან. ოპერაცია შესაძლებელია ქარიშხლის დროსაც კი. შესაძლებელია სამონტაჟო მოდულების რაოდენობის არჩევა. ტურბინის გამომავალი სიმძლავრე დამოკიდებული იქნება მათ რაოდენობაზე. ანუ, მოდულების რაოდენობის შეცვლით, შეგიძლიათ შეცვალოთ დანაყოფის სიმძლავრე, რაც ძალიან მოსახერხებელია. კიდევ ერთი უპირატესობა ის არის, რომ ქარის ძალის ელემენტი ისეა აწყობილი, რომ იძლევა კინეტიკური ენერგიის მაღალეფექტურ გადაქცევას მექანიკურ ენერგიად.

ბირიუკოვისა და ბლინოვის ქარის ტურბინის ზომები

ამ მოწყობილობას აქვს ორსართულიანი როტორი, რომლის დიამეტრი 0,75 მ. ამ ელემენტის სიმაღლეა 2 მ. ახალი ქარის მოქმედებით ასეთმა როტორმა შეძლო ასინქრონული როტორის მთლიანად დატრიალება. ლილვი 1.2 კვტ-მდე სიმძლავრით. ტურბინას შეუძლია გაუძლოს ქარის ძალას 30 მ/წმ-მდე ავარიის გარეშე.

ღირს საუბარი იმაზე, თუ რატომ ითვლება ქარის ტურბინა ორი მეცნიერის მიღწევად. საქმე იმაშია, რომ 60-იან წლებში. სსრკ-ში მეცნიერმა ბირიუკოვმა დააპატენტა კარუსელის ქარის გენერატორი კიევში 46%. თუმცა, ცოტა მოგვიანებით, ინჟინერმა ბლინოვმა შეძლო იგივე დიზაინის გამოყენება, მაგრამ 58% კიევის მაჩვენებლით.

ტურბინებიჰიპერბოლოიდის ტიპი

ჰიპერბოლოიდური ტიპის ქარის ტურბინები ეფუძნებოდა ისეთი ინჟინრის იდეებს, როგორიცაა შუხოვი ვლადიმერ გრიგორიევიჩი.

ამ ტიპის ტურბინის მახასიათებლები მოიცავს იმ ფაქტს, რომ მას აქვს ქარის ნაკადის უფრო დიდი სამუშაო ფართობი. თუ ამ ინდიკატორს შევადარებთ სხვა კატეგორიის მოწყობილობებს, მაშინ ჰიპერბოლოიდური ტიპი აჩვენებს შედეგებს 7-8% უკეთესად, თუ ჩავთვლით გაწმენდილი არედან. ეს ინდიკატორი მოქმედებს იმ ტიპებისთვის, რომლებშიც ქარის ნაკადის სამუშაო უბანი დაცლილია. თუ ამ ტიპს შევადარებთ, მაგალითად, Darrieus-ის და Savonius-ის ტურბინებს, მაშინ სხვაობა იქნება 40-45%..

ამ კატეგორიის ერთეულების განსაკუთრებული თვისებები ასევე მოიცავს იმ ფაქტს, რომ მათ შეუძლიათ მუშაობა აღმავალი ჰაერის ნაკადებთან. ძალიან პროდუქტიული იქნება, თუ გენერატორს ტბასთან, ჭაობთან, ბორცვთან და ა.შ. დაამონტაჟებთ.

ასეთი ტურბინების უპირატესობებში შედის ის ფაქტი, რომ ჰაერის აქტიური ფენის შეხების ხაზი, რომელიც რეცხავს ჰიპერბოლოიდს, 1,6-ჯერ გრძელი იქნება, ვიდრე მბრუნავი ქარის გენერატორივით მბრუნავი მსგავსი ცილინდრის. ბუნებრივია, აქედან გამომდინარეობს დასკვნა, რომ ეფექტურობა იგივე რაოდენობით იქნება.

ხარვეზები

მიუხედავად ამ ტურბინების მრავალი უპირატესობისა და თავისებურებებისა, მათ ასევე აქვთ გარკვეული უარყოფითი მხარეები.

უარყოფითი ფაქტორები მოიცავს იმ ფაქტს, რომ როდესაც გენერატორის პირები ბრუნავს ქარის დინების საწინააღმდეგოდ, ამ ტიპის გენერატორი მიიღებს მნიშვნელოვან ზარალს, რაც, თავის მხრივ, გამოიწვევს მუშაობის ეფექტურობის დაახლოებით ნახევარით შემცირებას.ამ მაჩვენებლის კლება ძალიან შესამჩნევია, თუ შევადარებთ ვერტიკალურ ტურბინებს ჰორიზონტალურ ტურბინებს, რომლებსაც ასეთი დანაკარგები არ აქვთ.

კიდევ ერთი მინუსი არის ის, რომ ვერტიკალური ქარის ტურბინა უნდა იყოს ძალიან გრძელი. თუ მას მიწასთან ახლოს მოათავსებთ, სადაც ქარის სიჩქარე გაცილებით დაბალია, ვიდრე მაღალ სიმაღლეზე, მაშინ შეიძლება წარმოიშვას პრობლემები როტორის გაშვებასთან დაკავშირებით, რომელსაც ბიძგი სჭირდება მუშაობის დასაწყებად. თავისთავად, ეს საერთოდ არ იწყება. თქვენ, რა თქმა უნდა, შეგიძლიათ დააინსტალიროთ სპეციალური კოშკები პირების მაღლა ასაწევად, მაგრამ როტორის ქვედა ნაწილი მაინც ძალიან დაბალი იქნება.

სხვა ნაკლოვანებებს შორისაა ის ფაქტი, რომ ზამთარში ქარის ტურბინების პირებზე წარმოიქმნება ყინულები. ასევე აღსანიშნავია ხმაურის დიდი რაოდენობა, რომელსაც ტურბინები გამოყოფენ ექსპლუატაციის დროს. ზოგიერთ ინსტალაციას შეუძლია გამოიმუშაოს მავნე ინფრაბგერა მათი მუშაობის დროს. ის იწვევს ვიბრაციას, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მინის, ფანჯრების, ჭურჭლის ჭექა-ქუხილი.

სახალისო ფაქტი: RimWorld-ის ქარის ტურბინები გამოიყენებოდა ენერგიის წყაროდ.