คุณสมบัติการทำงานและการก่อสร้างของฟาร์มกังหันลมประเภททันสมัย

บทความกล่าวถึงหลักการทำงานและการออกแบบลักษณะการทำงานของกังหันลมสมัยใหม่สำหรับภาคอุตสาหกรรมและภาคเอกชน

ตั้งแต่สมัยโบราณ มนุษย์ได้พยายามควบคุมลมให้เชื่อง ในตอนแรกมีเรือใบที่ใช้พลังงานลมในการเคลื่อนที่ จากนั้นจึงเริ่มมีการใช้กังหันลมในชีวิตประจำวัน แต่ปัจจุบันถึงเวลาแล้วที่จะต้องใช้พลังงานลมในเครื่องกำเนิดลมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับประชาชน

ในต่างประเทศ ไฟฟ้าส่วนใหญ่ผลิตโดยโรงไฟฟ้าพลังงานลม (HPP) ซึ่งพูดกันตามตรงแล้วไม่สามารถพูดถึงรัสเซียและประเทศในพื้นที่หลังโซเวียตได้ เห็นได้ชัด - เราอยู่ในหมู่ผู้ล้าหลัง

การใช้ฟาร์มกังหันลมในประเทศที่พัฒนาแล้วของโลกทำให้สามารถแก้ปัญหาได้ไม่เพียง แต่ปัญหาของแหล่งจ่ายไฟอัตโนมัติของวิลล่า, บ้านในชนบท, ชุมชนเดชา แต่ยังรวมถึงปัญหาสิ่งแวดล้อมด้วยเนื่องจากไม่มีมลพิษทางสิ่งแวดล้อมในระหว่างการผลิตไฟฟ้า จากสวนกังหันลมสมัยใหม่เลย

ลองดูหลักการทำงานและรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับประเภทหลักของโรงไฟฟ้าพลังงานลมสมัยใหม่

หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดลม

หลักการของการกระทำใด ๆ โรงไฟฟ้าพลังงานลม (HPP) ประกอบด้วยการแปลงพลังงานจลน์ของการไหลของอากาศที่เคลื่อนที่ผ่านระนาบของใบพัดหรือกังหันให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังงานลมสมัยใหม่ที่พบมากที่สุดคือโรงไฟฟ้าพลังงานลมแบบใบมีดซึ่งรวมเครื่องกำเนิดลมแบบใบมีดเข้ากับแกนหมุนในแนวนอนและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหมุนด้วยม้าหมุนซึ่งแกนหมุนอยู่ในแนวตั้ง ด้านล่างนี้เราจะพิจารณาเครื่องกำเนิดลมประเภทนี้อย่างละเอียดยิ่งขึ้น

การออกแบบกังหันลมประเภทหลัก

เครื่องกำเนิดลมแต่ละเครื่องประกอบด้วยฐานหรือที่เรียกว่าเสากระโดง อุปกรณ์หมุนที่มีใบพัดหมุนหรือกังหันลม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และแบตเตอรี่ นอกจากนี้ ฟาร์มกังหันลมทุกแห่งจำเป็นต้องมีหน่วยควบคุมและการแปลง

สำหรับจำนวนของใบพัด กังหันไฟฟ้าพลังน้ำสามารถเป็นสอง สาม และหลายใบมีด กังหันสามใบเป็นส่วนใหญ่เพื่อป้องกันความล้มเหลวของกังหันลมก่อนเวลาอันควร โรงไฟฟ้าพลังงานลมได้รับการติดตั้งระบบเพื่อรักษาเสถียรภาพของความเร็วการหมุนของใบพัดของกังหันลม

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าพลังงานลมจะเชื่อมต่อโดยตรงกับกังหัน เมื่อแกนหมุนของกังหันลมและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหมือนกัน หรือผ่านกลไกส่งกำลังที่ส่งการเคลื่อนที่แบบหมุนของใบพัดกังหันไปยัง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ฟาร์มกังหันลมสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบไร้แปรงถ่านหลายขั้วแบบซิงโครนัสพร้อมแม่เหล็กถาวร ซึ่งสร้างโครงสร้างในตัวเรือนที่ปิดสนิทและจากองค์ประกอบมาตรฐาน

ขึ้นอยู่กับทิศทางและ "แรงดัน" ของการไหลของอากาศบนใบพัดของกังหัน สามารถปรับทิศทางใหม่ได้โดยกลไกการหมุนของการติดตั้งในทิศทางที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการทำงานที่มีประสิทธิภาพ

ตามหน้าที่แล้ว ชุดควบคุมและแปลงพลังงานได้รับการออกแบบให้เก็บพลังงานไฟฟ้าที่สร้างโดยฟาร์มกังหันลมไว้ในแบตเตอรี่สำรอง โดยมีการแปลงจากแรงดัน DC 12V เป็นแรงดัน AC 220V โดยใช้ "อินเวอร์เตอร์"

ชุดควบคุมยังทำให้สามารถตรวจสอบและควบคุมกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ กำลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ฯลฯ

ตัวเลือกต่างๆ สำหรับการตกแต่งฟาร์มกังหันลมสมัยใหม่ ทั้งสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมและสำหรับใช้ในภาคเอกชน ให้คุณเลือกแต่ละตัวเลือก ซึ่งเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับผู้ใช้แต่ละคน

ในขณะนี้เครื่องกำเนิดลมประเภทใบมีดที่แพร่หลายที่สุดในโลกคือแกนหมุนของใบมีดซึ่งขนานหรือแนวนอนกับทิศทางการไหลของอากาศ โดยพื้นฐานแล้วเราจะพูดถึงกังหันลมเหล่านี้ในภายหลัง

ใบมีดฟาร์มกังหันลมที่มีแกนหมุนในแนวนอน

ประสิทธิภาพของการใช้พลังงานลมสำหรับกังหันลมประเภทนี้สูงถึง 48% ซึ่งสูงกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหมุนมาก เครื่องกำเนิดลมประเภทนี้สามารถมีใบมีดสองและสามใบ

ที่นี่การทำงานที่มีประสิทธิภาพสูงสุดของอุปกรณ์ทำได้เมื่อลมถูกควบคุมในแนวตั้งฉากกับระนาบการหมุนของใบมีดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ดังนั้นแม้แต่ในเชิงโครงสร้าง «กังหันลม» ประเภทนี้จึงมีอุปกรณ์ที่ช่วยให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนอัตโนมัติในแนวตั้งฉากกับทิศทางของลม การผลิตพลังงานของฟาร์มกังหันลมประเภทนี้ขึ้นอยู่กับความเร็วของลมโดยตรง (ความดัน) รวมถึงเส้นผ่านศูนย์กลางและพื้นที่ของใบพัดของกังหันลมเอง

ม้าหมุนหรือฟาร์มกังหันลมหมุน

กังหันลมประเภทนี้มีแกนหมุนในแนวตั้งโดยมีล้อติดตั้งอยู่และยึดไว้เพื่อรับลม ข้อได้เปรียบที่สำคัญของฟาร์มกังหันลมประเภทนี้คือสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนตำแหน่ง - ในทุกทิศทางของการไหลของอากาศ กังหันลมชนิดนี้เคลื่อนที่ช้าและเงียบ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหลายขั้วความเร็วต่ำจะใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตพลังงาน

ฟาร์มกังหันลมสมัยใหม่ที่มีแกนหมุนแนวนอนและแนวตั้ง

ฟาร์มกังหันลมสมัยใหม่ประเภทอื่นๆ

นอกจากนี้ เมื่อเร็ว ๆ นี้ การพัฒนากังหันลมล่าสุดได้ปรากฏขึ้นพร้อมกับการออกแบบใหม่โดยพื้นฐาน ซึ่งมีโครงสร้างประกอบด้วยฐานสามฐานที่ตั้งอยู่บนฐานรากอันทรงพลัง เครื่องกำเนิดไฟฟ้ารูปวงแหวนติดตั้งอยู่บนฐาน พร้อมตลับลูกปืนในตัวและโรเตอร์กลาง วงแหวนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 100 เมตร ฟาร์มกังหันลมดังกล่าวใช้สำหรับการผลิตพลังงานทางอุตสาหกรรม

นอกจากนี้ยังมีฟาร์มกังหันลมที่ใช้งานอยู่ ซึ่งประกอบด้วยกังหันลมขนาดเล็กหลายสิบตัว - โมดูล ซึ่งรวมโครงสร้างเป็นหนึ่งเดียวในระบบดีบั๊กเดียวสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้า

ไม่นานมานี้ ผู้เชี่ยวชาญชาวอเมริกันได้พัฒนาและนำไปใช้ในการผลิตภาคอุตสาหกรรมของโรงไฟฟ้าพลังงานลมกังหันขนาดเล็ก «Windgate» ซึ่งมีไว้สำหรับภาคเอกชน ล้อกังหันมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.8 เมตรและหมุนบนแกนนอน ปลายใบมีดของการติดตั้งกังหันนั้นมีแม่เหล็กถาวรซึ่งเป็นผลมาจากการที่เรามีโรเตอร์ขนาดใหญ่ - หมุนอยู่ในปลอกหุ้มสเตเตอร์ของการติดตั้ง เครื่องกำเนิดลม Windgate ดังกล่าวสามารถติดตั้งบนหลังคาบ้านหรือกระท่อมส่วนตัวและมีประสิทธิภาพมากและราคาประมาณ 4.5-5 พันเหรียญสหรัฐ

บทสรุป

ควรสังเกตว่าการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานลมได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยี อากาศพลศาสตร์จึงได้รับการปรับปรุง และที่สำคัญที่สุดคือราคาของบล็อกพลังงานสะอาดที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในอนาคตกำลัง "กัด" น้อยลงเรื่อยๆ สำหรับผู้บริโภคที่เรียบง่าย