Chức năng và đặc điểm xây dựng của các loại trang trại gió hiện đại

Bài viết thảo luận về nguyên tắc hoạt động và đặc tính hiệu suất thiết kế của tua-bin gió hiện đại cho ngành công nghiệp và khu vực tư nhân.

Từ thời cổ đại, loài người đã cố gắng chế ngự gió, đưa nó vào phục vụ. Lúc đầu, có những chiếc thuyền buồm sử dụng năng lượng gió để di chuyển, sau đó những chiếc cối xay gió bắt đầu được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, nhưng bây giờ đã đến lúc sử dụng năng lượng gió trong các máy phát điện gió để tạo ra điện phục vụ con người.

Ở nước ngoài, một phần khá lớn điện năng được sản xuất bởi các nhà máy điện gió (HPP), thẳng thắn mà nói, không thể không nói đến Nga và các quốc gia trong không gian hậu Xô Viết. Rõ ràng là ở đây - chúng tôi nằm trong số những người tụt hậu.

Việc sử dụng các trang trại gió ở các nước phát triển trên thế giới giúp giải quyết không chỉ các vấn đề về cung cấp điện tự trị cho biệt thự, nhà ở nông thôn, cộng đồng dacha mà còn cả các vấn đề về môi trường, vì không gây ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất điện từ các công viên tua-bin gió hiện đại.

Chúng ta hãy xem xét nguyên lý hoạt động và chi tiết hơn về các loại chính của nhà máy điện gió hiện đại.

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện gió

Mọi nguyên tắc hành động nhà máy điện gió (HPP) bao gồm việc chuyển đổi động năng của luồng không khí di chuyển qua mặt phẳng của cánh quạt hoặc tua-bin thành năng lượng điện — thông qua việc sử dụng máy phát điện. Loại nhà máy điện gió hiện đại phổ biến nhất là nhà máy điện gió có cánh, kết hợp máy phát điện gió có cánh với trục quay nằm ngang và máy phát điện quay với băng chuyền, trong đó - trục quay được đặt theo chiều dọc. Dưới đây chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn các loại máy phát điện gió này.

Thiết kế các loại tuabin gió chính

Mỗi máy phát điện gió có cấu trúc bao gồm một đế, còn được gọi là cột buồm, một thiết bị quay với các cánh quay hoặc tua-bin gió, điện do máy phát điện tạo ra và pin. Ngoài ra, một đơn vị điều khiển và chuyển đổi là cần thiết trong mọi trang trại gió.

Đối với số lượng cánh, tuabin thủy điện có thể là hai, ba và nhiều cánh. Tua bin ba cánh là phổ biến nhất.Để ngăn chặn sự cố sớm của tuabin gió, các nhà máy điện gió được trang bị hệ thống ổn định cơ khí cho tốc độ quay của cánh quạt.

Một máy phát điện tạo ra điện trong nhà máy điện gió được kết nối trực tiếp với tuabin của nó, khi trục quay của tuabin gió và máy phát điện giống nhau, hoặc thông qua một bộ truyền cơ học truyền chuyển động quay của cánh tuabin sang máy phát điện. Các trang trại gió hiện đại chủ yếu sử dụng máy phát điện không chổi than đa cực đồng bộ với nam châm vĩnh cửu, được chế tạo theo cấu trúc trong vỏ bọc hoàn toàn và từ các bộ phận tiêu chuẩn.

Tùy thuộc vào hướng và "áp suất" của luồng không khí trên các cánh của tuabin, nó có thể được định hướng lại bằng cơ chế quay của quá trình lắp đặt theo hướng tối ưu cho hoạt động hiệu quả của nó.

Về mặt chức năng, bộ điều khiển và chuyển đổi năng lượng được thiết kế để lưu trữ năng lượng điện do trang trại gió tạo ra trong pin lưu trữ của nó với quá trình chuyển đổi tiếp theo từ điện áp DC 12V sang điện áp AC 220V — bằng một "biến tần".

Bộ điều khiển cũng cho phép theo dõi và kiểm soát quá trình sạc pin, năng lượng của máy phát điện, v.v.

Các tùy chọn khác nhau để hoàn thiện các trang trại gió hiện đại, cả cho mục đích công nghiệp và sử dụng trong khu vực tư nhân, cho phép bạn chọn từng tùy chọn tối ưu nhất cho mỗi người dùng.

Hiện tại, phổ biến nhất trên thế giới là các máy phát điện gió kiểu cánh quạt, trục quay của các cánh quạt song song hoặc nằm ngang với hướng của luồng không khí. Về cơ bản, chúng ta sẽ nói về những tua-bin gió này sau.

Cánh trang trại gió có trục quay nằm ngang

Hiệu suất sử dụng năng lượng gió của loại tua-bin gió này đạt 48%, cao hơn nhiều so với loại máy phát điện quay vòng. Loại máy phát điện gió này có thể có hai và ba cánh.

Ở đây, hoạt động hiệu quả nhất của thiết bị đạt được khi gió hướng vuông góc với mặt phẳng quay của các cánh quạt máy phát điện. Do đó, ngay cả về mặt cấu trúc, loại «tuabin gió» này có một thiết bị cho phép tự động quay máy phát điện vuông góc với hướng gió. Việc sản xuất năng lượng của loại trang trại gió này phụ thuộc trực tiếp vào tốc độ gió (áp suất của nó), cũng như đường kính và diện tích của các cánh quạt của tuabin gió.

Trang trại gió băng chuyền hoặc luân phiên

Loại tuabin gió này có trục quay thẳng đứng, trên bánh xe có gắn bánh xe và cố định trên đó, nhận các bề mặt cho gió. Một lợi thế đáng kể của loại trang trại gió này là chúng có thể hoạt động mà không cần thay đổi vị trí - theo bất kỳ hướng nào của luồng không khí. Loại tua-bin gió này di chuyển chậm và không ồn, và các máy phát điện đa cực tốc độ thấp được sử dụng làm máy phát điện để tạo ra năng lượng.

Trang trại gió hiện đại với trục quay ngang và dọc

Các loại trang trại gió hiện đại khác

Ngoài ra, gần đây, các phát triển tuabin gió mới nhất đã xuất hiện với các thiết kế mới về cơ bản, về cơ bản bao gồm một đế ba ổ đỡ nằm trên một nền tảng vững chắc. Một máy phát điện hình vòng được gắn trên đế, với ổ trục tích hợp và rôto trung tâm. Vòng của một máy phát điện như vậy có thể có đường kính hơn 100 mét. Các trang trại gió như vậy được sử dụng để sản xuất năng lượng công nghiệp.

Ngoài ra còn có các trang trại gió đang hoạt động, bao gồm vài chục tua-bin gió nhỏ - mô-đun, được kết hợp về mặt cấu trúc trong một hệ thống gỡ lỗi duy nhất để tạo ra điện.

Gần đây, các chuyên gia Mỹ đã phát triển và đưa vào sản xuất công nghiệp một nhà máy điện gió tua-bin nhỏ «Windgate» dành cho khu vực tư nhân. Bánh tuabin đạt đường kính 1,8 mét và quay trên một trục nằm ngang. Các đầu cánh của hệ thống lắp đặt tuabin như vậy có nam châm vĩnh cửu, do đó chúng ta thực sự có một rôto lớn - quay trong vỏ tích hợp của stato của hệ thống lắp đặt. Những máy phát điện gió Windgate như vậy thậm chí có thể được lắp đặt trên mái nhà riêng hoặc nhà tranh và hoạt động rất hiệu quả, giá của chúng vào khoảng 4,5-5 nghìn đô la Mỹ.

Phần kết luận

Cần lưu ý rằng việc xây dựng các nhà máy điện gió không ngừng được cải thiện và theo đó, các thông số công nghệ, khí động học của chúng ngày càng được cải thiện, và quan trọng nhất là giá của những khối năng lượng sạch sinh thái này trong tương lai ngày càng ít "cắn" hơn. cho một người tiêu dùng đơn giản.