كيفية حساب توربينات الرياح: الصيغ + مثال على الحساب العملي

اختيار النموذج

تكلفة مجموعة من مولد الرياح ، العاكس ، الصاري ، SHAVRA - خزانة تبديل التحويل التلقائي ، تعتمد بشكل مباشر على الطاقة والكفاءة.

الطاقة القصوى كيلوواط	قطر الدوار م	ارتفاع الصاري م	السرعة المقدرة م / ث	الجهد االكهربى الثلاثاء
0,55	2,5	6	8	24
2,6	3,2	9	9	120
6,5	6,4	12	10	240
11,2	8	12	10	240
22	10	18	12	360

كما ترون ، من أجل توفير الكهرباء للعقار كليًا أو جزئيًا ، هناك حاجة إلى مولدات عالية الطاقة ، وهي مشكلة كبيرة لتثبيتها بنفسك. على أي حال ، فإن الاستثمارات الرأسمالية العالية والحاجة إلى تركيب الصاري بمساعدة معدات خاصة تقلل بشكل كبير من شعبية أنظمة طاقة الرياح للاستخدام الخاص.

هناك توربينات رياح محمولة منخفضة الطاقة يمكنك اصطحابها معك في رحلة. هذه الطرز مضغوطة ومثبتة بسرعة على الأرض ولا تتطلب عناية خاصة وتوفر طاقة كافية لقضاء وقت ممتع في الطبيعة.

وعلى الرغم من أن الطاقة القصوى لمثل هذا النموذج تبلغ 450 واط فقط ، فإن هذا يكفي لإضاءة موقع المخيم بأكمله ويجعل من الممكن استخدام الأجهزة الكهربائية المنزلية بعيدًا عن الحضارة.

بالنسبة للمؤسسات المتوسطة والصغيرة ، يمكن أن يوفر تركيب العديد من مزارع توليد طاقة الرياح وفورات كبيرة في تكاليف الطاقة. تعمل العديد من الشركات الأوروبية في إنتاج منتجات من هذا النوع.

هذه أنظمة هندسية معقدة تتطلب الصيانة الوقائية والصيانة ، لكن قوتها المقدرة يمكن أن تغطي احتياجات الإنتاج بأكمله. على سبيل المثال ، في تكساس ، في أكبر مزرعة رياح في الولايات المتحدة ، يولد 420 من هذه المولدات فقط 735 ميغاواط في السنة.

إيجابيات وسلبيات تركيب توربينات الرياح

تنتمي هذه المعدات ، مثل الألواح الشمسية ، إلى فئة مصادر الطاقة البديلة. ولكن ، على عكس الخلايا الكهروضوئية ، التي تحتاج إلى ضوء الشمس ، يمكن أن تعمل توربينات الرياح بكفاءة 24 ساعة في اليوم ، 365 يومًا في السنة.

مزايا	عيوب
طاقة مجانية في أي مكان	سعر المعدات
الطاقة البيئية	تكلفة التثبيت
استقلالية الطاقة عن الدولة وتعريفاتها	تكلفة الخدمة.
الاستقلال عن ضوء الشمس	الاعتماد على سرعة الرياح

لتحقيق التوازن بين كل هذه الإيجابيات والسلبيات ، غالبًا ما يصنعون مجموعة: مولد الرياح مع لوحة شمسية. تكمل هذه التركيبات بعضها البعض ، مما يقلل من اعتماد توليد الكهرباء على الشمس والرياح.

حساب طاقة مولد الرياح

في معظم الحالات ، ستعتمد عملية جدوى إنشاء مزارع الرياح على متوسط ​​سرعات الرياح في منطقة معينة. هناك ما يبرر تركيب توربينات الرياح بأقل قوة رياح تبلغ أربعة أمتار في الثانية. مع سرعة الرياح من تسعة إلى اثني عشر مترًا في الثانية ، سيعمل توربينات الرياح بأقصى سرعة.

مولد الرياح الأفقي

بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد قوة هذه الأجهزة أيضًا على أسطح الشفرات المستخدمة وعلى الحجم القطري لجهاز الدوار. مع سرعات الرياح المتوسطة المعروفة لمنطقة معينة ، من الممكن تحديد المولد المطلوب باستخدام حجم مروحة معين.

يتم الحساب وفقًا للصيغة: P \ u003d 2D * 3V / 7000 kW ، حيث P هي الطاقة ، D هي الحجم القطري للجهاز اللولبي ، والمعلمة مثل V تشير إلى قوة الرياح بالأمتار في الثانية . لكن هذه الصيغة مناسبة فقط لتوربينات الرياح الأفقية.

طاقة بديلة

يمكن أن يجلب حمل الرياح أيضًا فوائد ، على سبيل المثال ، من خلال تحويل قوة الرياح في توربينات الرياح. لذلك ، عند سرعة الرياح V = 10 m / s ، مع دائرة قطرها 1 متر ، تحتوي الطاحونة على ريش d = 1.13 m وتنتج حوالي 200-250 واط من الطاقة المفيدة. المحراث الكهربائي ، الذي يستهلك مثل هذه الكمية من الطاقة ، سيكون قادرًا على حرث حوالي خمسين (50 مترًا مربعًا) من الأرض في قطعة أرض خاصة في ساعة واحدة.

إذا قمت بتطبيق الحجم الكبير لمولد الرياح - حتى 3 أمتار ، ومتوسط ​​سرعة تدفق الهواء 5 م / ث ، يمكنك الحصول على 1-1.5 كيلوواط من الطاقة ، والتي ستوفر بالكامل لمنزل ريفي صغير كهرباء مجانية.مع إدخال ما يسمى بالتعرفة "الخضراء" ، سيتم تخفيض فترة استرداد المعدات إلى 3-7 سنوات ، وفي المستقبل ، يمكن أن تحقق صافي ربح.

حساب مراوح توربينات الرياح

عند تصميم طاحونة هوائية ، عادة ما يتم استخدام نوعين من البراغي:

1. الدوران في المستوى الأفقي (الريشة).
2. الدوران في المستوى العمودي (دوار سافونيوس ، دوار داريوس).

يمكن حساب تصميمات اللولب مع الدوران في أي من المستويات باستخدام الصيغة:

Z = L * W / 60 / V

بالنسبة لهذه الصيغة: Z هي درجة سرعة المروحة (السرعة المنخفضة) ؛ L هو حجم طول الدائرة الموصوفة بواسطة الشفرات ؛ W هي سرعة (تردد) دوران المروحة ؛ V هو معدل تدفق الهواء.

هذا هو تصميم المسمار المسمى "Rotor Darier". يعتبر هذا الإصدار من المروحة فعالاً في تصنيع توربينات الرياح ذات الطاقة الصغيرة والحجم. يحتوي حساب البرغي على بعض الميزات

بناءً على هذه الصيغة ، يمكنك بسهولة حساب عدد الثورات W - سرعة الدوران. ويمكن العثور على نسبة العمل للثورات وسرعة الرياح في الجداول المتوفرة على الشبكة. على سبيل المثال ، بالنسبة لمروحة ذات نصلتين و Z = 5 ، فإن العلاقة التالية صحيحة:

عدد الشفرات	درجة السرعة	سرعة الرياح م / ث
2	5	330

أيضًا ، أحد المؤشرات المهمة لمروحة الطاحونة هو الملعب. يمكن تحديد هذه المعلمة باستخدام الصيغة:

ع = 2πR * tgα

هنا: 2π ثابت (2 * 3.14) ؛ R هو نصف القطر الموصوف بواسطة النصل ؛ tg α هي زاوية المقطع.

حساب طاقة مولد الرياح

يحتاج التصنيع الذاتي لطاحونة الهواء أيضًا إلى حساب أولي.لا أحد يريد أن يقضي الوقت والمواد على تصنيع من يعرف ماذا ، فهم يريدون أن يكون لديهم فكرة عن القدرات والقوة المتوقعة للتثبيت مقدمًا. تظهر الممارسة أن التوقعات والواقع يرتبطان بشكل سيئ مع بعضهما البعض ، والتركيبات التي تم إنشاؤها على أساس تقديرات تقريبية أو افتراضات غير مدعومة بحسابات دقيقة تعطي نتائج ضعيفة.

لذلك ، عادة ما يتم استخدام طرق الحساب المبسطة ، والتي تعطي نتائج قريبة بدرجة كافية من الحقيقة ولا تتطلب استخدام كمية كبيرة من البيانات.

صيغ الحساب

إلى عن على يجب أن يتم حساب مولد الرياح الإجراءات التالية:

• حدد احتياجات منزلك من الكهرباء. للقيام بذلك ، من الضروري حساب الطاقة الإجمالية لجميع الأجهزة والمعدات والإضاءة والمستهلكين الآخرين. ستظهر الكمية الناتجة كمية الطاقة اللازمة لتزويد المنزل بالطاقة.
• يجب زيادة القيمة الناتجة بنسبة 15-20٪ من أجل الحصول على بعض احتياطي الطاقة في حالة حدوث ذلك. ليس هناك شك في أن هذا الاحتياطي ضروري. على العكس من ذلك ، قد يتضح أنه غير كافٍ ، على الرغم من أنه في أغلب الأحيان ، لن يتم استخدام الطاقة بالكامل.
• بمعرفة الطاقة المطلوبة ، يمكن للمرء تقدير المولد الذي يمكن استخدامه أو تصنيعه لحل المهام. تعتمد النتيجة النهائية لاستخدام طاحونة هوائية على إمكانيات المولد ، فإذا كانت لا تلبي احتياجات المنزل ، فسيتعين عليك إما تغيير الجهاز أو بناء مجموعة إضافية
• حساب توربينات الرياح. في الواقع ، هذه اللحظة هي الأكثر صعوبة وإثارة للجدل في العملية برمتها. يتم استخدام الصيغ لتحديد قوة التدفق

على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك حساب خيار بسيط. تبدو الصيغة كما يلي:

P = ل R V³ S / 2

حيث P هي قوة التدفق.

K هو معامل استخدام طاقة الرياح (قيمة قريبة بطبيعتها من الكفاءة) تؤخذ في حدود 0.2-0.5.

R هي كثافة الهواء. لها قيم مختلفة ، من أجل البساطة سنأخذ ما يعادل 1.2 كجم / م 3.

V هي سرعة الرياح.

S هي منطقة تغطية عجلة الرياح (مغطاة بشفرات دوارة).

نعتبر: بنصف قطر عجلة رياح 1 متر وسرعة رياح 4 م / ث

P = 0.3 × 1.2 × 64 × 1.57 = 36.2 واط

تظهر النتيجة أن تدفق الطاقة 36 واط. هذا صغير جدًا ، لكن المكره المتردد صغير جدًا. في الممارسة العملية ، يتم استخدام عجلات الرياح ذات الشفرة التي يبلغ طولها 3-4 أمتار ، وإلا سيكون الأداء منخفضًا جدًا.

ما يجب مراعاته

عند حساب طاحونة الهواء ، يجب مراعاة ميزات تصميم الدوار. هناك دفاعات بنوع دوران عمودي وأفقي ، لها كفاءة وأداء مختلفان. تعتبر الهياكل الأفقية هي الأكثر فاعلية ، ولكنها تحتاج إلى نقاط تثبيت عالية.

سيكون من المهم بنفس القدر ضمان طاقة دافعة كافية لتدوير دوار المولد. تتطلب الأجهزة ذات الدوارات الصلبة ، التي تسمح بالحصول على ناتج طاقة جيد ، طاقة كبيرة على العمود ، والتي لا يمكن توفيرها إلا بواسطة دافع بمساحة كبيرة وقطر للشفرات.

نقطة لا تقل أهمية هي معلمات مصدر الدوران - الريح. قبل إجراء الحسابات ، يجب أن تتعلم قدر الإمكان عن قوة واتجاهات الرياح السائدة في منطقة معينة.ضع في اعتبارك احتمال حدوث الأعاصير أو العواصف الشديدة ، واكتشف عدد المرات التي يمكن أن تحدث فيها. تعتبر الزيادة غير المتوقعة في معدل التدفق أمرًا خطيرًا لتدمير الطاحونة الهوائية وفشل تحويل الإلكترونيات.

مولد الرياح الرأسي جاهز الصنع

كان هناك اهتمام متجدد بتوربينات الرياح ، خاصة في السنوات الأخيرة. هناك نماذج جديدة أكثر ملاءمة وعملية.

حتى وقت قريب ، تم استخدام توربينات الرياح الأفقية ذات الثلاث شفرات بشكل أساسي. ولم تنتشر المناظر الرأسية بسبب الحمل الثقيل على محامل عجلة الرياح ، مما أدى إلى زيادة الاحتكاك وامتصاص الطاقة.

ولكن بفضل استخدام مبادئ الرفع المغناطيسي ، بدأ استخدام مولد الرياح على مغناطيس نيوديميوم عموديًا بدقة ، مع دوران حر واضح بالقصور الذاتي. في الوقت الحاضر ، ثبت أنه أكثر فعالية من الأفقي.

يتم تحقيق البداية السهلة بفضل مبدأ الرفع المغناطيسي. وبفضل القطب المتعدد ، الذي يعطي الجهد المقنن بسرعات منخفضة ، من الممكن التخلي تمامًا عن علب التروس.

بعض الأجهزة قادرة على بدء العمل عندما تكون سرعة الرياح سنتيمترًا ونصفًا فقط في الثانية ، وعندما تصل إلى ثلاثة أو أربعة أمتار فقط في الثانية ، يمكن أن تكون بالفعل مساوية للطاقة المولدة للجهاز.

استرداد مزارع الرياح

بالنسبة لمحطات طاقة الرياح التي تم إنشاؤها لغرض بيع الكهرباء ، أي كإنتاج صناعي ، تبدو مسألة الاسترداد أكثر نجاحًا إلى حد ما. بيع المنتجات - التيار الكهربائي - يسمح لك بسداد تكاليف شراء وتشغيل وإصلاح طواحين الهواء. في الوقت نفسه ، لا تبدو النتائج العملية رائعة دائمًا.وبالتالي ، فإن أكبر محطات طاقة الرياح الموجودة في العالم ، مع كميات كبيرة من إنتاج الطاقة ، لديها ربح منخفض للغاية ، وبعضها معترف به على أنه غير مستدام.

يكمن سبب هذا الموقف في النسبة المؤسفة لتكلفة المعدات وعمر الخدمة وأداء المجمع. ببساطة ، خلال فترة خدمة التوربين ، لا يتوفر الوقت لإنتاج طاقة كافية لتبرير تكلفة شرائها وصيانتها.

هذا الوضع نموذجي لمعظم مزارع الرياح. إن عدم استقرار مصدر الطاقة ، وانخفاض كفاءة التصميم ، بشكل إجمالي ، يشكلان إنتاجًا منخفض الربح ، إذا تحدثنا اقتصاديًا بحتًا. من بين فرص زيادة الربحية ، الأكثر فاعلية هي:

• زيادة الإنتاجية
• انخفاض تكاليف التشغيل

مع الأخذ في الاعتبار خصوصيات الأرصاد الجوية الروسية ، فإن الطريقة الواعدة هي زيادة عدد توربينات الرياح في المحطة ، ولكن تقليل قوتها. اتضح أن نظامًا له العديد من المزايا:

• طواحين الهواء الفردية قادرة على توليد الطاقة في الرياح الخفيفة عندما لا يمكن تشغيل النماذج الكبيرة
• يتم تخفيض تكاليف شراء المعدات وصيانتها
• لا يؤدي فشل الوحدة الفردية إلى حدوث مشكلات خطيرة للمصنع ككل
• خفض تكاليف التشغيل والنقل

تعتبر النقطة الأخيرة ذات صلة خاصة ببلدنا ، حيث يتم تركيب محطات طاقة الرياح في المناطق النائية أو الجبلية ، وتكون مشكلات تسليم وتجميع الهيكل حادة للغاية.

هناك طريقة أخرى لزيادة الربحية وهي استخدام الهياكل الرأسية. يعتبر هذا الخيار في الممارسة العالمية منخفض الإنتاجية ومناسبًا لتوفير الطاقة للمستهلكين الأفراد - منزل خاص ، وإضاءة ، ومضخات ، وما إلى ذلك.

ما هي توربينات الرياح الأكثر كفاءة

أفقي

عمودي

اكتسب هذا النوع من المعدات شعبية كبيرة ، حيث يكون محور دوران التوربين موازٍ للأرض. غالبًا ما تسمى مولدات الرياح هذه بطواحين الهواء ، حيث تنقلب الشفرات ضد تدفق الرياح. يتضمن تصميم الجهاز نظامًا للتمرير التلقائي للرأس. مطلوب للعثور على تدفق الرياح. هناك حاجة أيضًا إلى جهاز لتدوير الشفرات من أجل استخدام قوة صغيرة لتوليد الكهرباء. يعد استخدام هذه المعدات أكثر ملاءمة في المؤسسات الصناعية منه في الحياة اليومية. في الممارسة العملية ، يتم استخدامها في كثير من الأحيان لإنشاء أنظمة مزارع الرياح.

الأجهزة من هذا النوع أقل فعالية من الناحية العملية. يتم دوران ريش التوربينات بالتوازي مع سطح الأرض ، بغض النظر عن قوة الرياح وناقلها. لا يلعب اتجاه التدفق أيضًا دورًا ، مع أي تأثير ، يتم تمرير عناصر الدوران ضده. نتيجة لذلك ، يفقد مولد الرياح جزءًا من طاقته ، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الطاقة للمعدات ككل. ولكن فيما يتعلق بالتركيب والصيانة ، فإن الوحدات التي يتم ترتيب الشفرات فيها عموديًا تكون أكثر ملاءمة للاستخدام المنزلي. هذا يرجع إلى حقيقة أن مجموعة علبة التروس والمولد مثبتان على الأرض. تشمل عيوب هذه المعدات تكلفة التركيب وتكاليف التشغيل الخطيرة. مطلوب مساحة كافية لتركيب المولد. لذلك ، يعد استخدام الأجهزة الرأسية أكثر ملاءمة في المزارع الخاصة الصغيرة.

ذو نصلتين	ثلاث شفرات	متعدد الشفرات
يتميز هذا النوع من الوحدات بوجود عنصري دوران. هذا الخيار غير فعال عمليًا اليوم ، ولكنه شائع جدًا نظرًا لموثوقيته.	هذا النوع من المعدات هو الأكثر شيوعًا. تستخدم الوحدات ثلاثية الشفرات ليس فقط في الزراعة والصناعة ، ولكن أيضًا في المنازل الخاصة. اكتسب هذا النوع من المعدات شعبية بسبب موثوقيته وكفاءته.	يمكن أن تحتوي الأخيرة على 50 أو أكثر من عناصر الدوران. لضمان توليد الكمية المطلوبة من الكهرباء ، ليس من الضروري تمرير الشفرات نفسها ، ولكن لإحضارها إلى العدد المطلوب من الثورات. يوفر وجود كل عنصر إضافي للدوران زيادة في معلمة المقاومة الكلية لعجلة الرياح. نتيجة لذلك ، سيكون إخراج المعدات بالعدد المطلوب من الثورات مشكلة. تبدأ الأجهزة الدائرية المجهزة بمجموعة من الشفرات في الدوران بقوة رياح صغيرة. لكن استخدامها يكون أكثر أهمية إذا لعبت حقيقة التمرير دورًا ، على سبيل المثال ، عند الحاجة إلى ضخ المياه. من أجل ضمان إنتاج كمية كبيرة من الطاقة بشكل فعال ، لا يتم استخدام الوحدات متعددة الشفرات. لتشغيلها ، يلزم تركيب جهاز تروس. لا يؤدي هذا إلى تعقيد التصميم الكامل للمعدات ككل فحسب ، بل يجعله أيضًا أقل موثوقية مقارنة بالمعدات ثنائية وثلاث شفرات.

بشفرات صلبة

وحدات الإبحار

تكلفة هذه الوحدات أعلى بسبب التكلفة العالية لإنتاج أجزاء الدوران. ولكن بالمقارنة مع معدات الإبحار ، فإن المولدات ذات الشفرات الصلبة أكثر موثوقية ولها عمر خدمة طويل.بما أن الهواء يحتوي على الغبار والرمل ، فإن عناصر الدوران تخضع لحمل كبير. عندما تعمل المعدات في ظروف مستقرة ، فإنها تتطلب استبدالًا سنويًا للفيلم المضاد للتآكل الذي يتم تطبيقه على أطراف الشفرات. بدون ذلك ، يبدأ عنصر الدوران في فقد خصائص العمل بمرور الوقت.

هذا النوع من الشفرات أبسط من حيث الإنتاج وأقل تكلفة من المعدن أو الألياف الزجاجية. لكن المدخرات في التصنيع يمكن أن تؤدي إلى تكاليف خطيرة في المستقبل. يبلغ قطر عجلة الرياح ثلاثة أمتار ، ويمكن أن تصل سرعة طرف الشفرة إلى 500 كم / ساعة ، عندما تكون دورات المعدات حوالي 600 في الدقيقة. هذا حمل خطير حتى بالنسبة للأجزاء الصلبة. تظهر الممارسة أن عناصر الدوران على معدات الإبحار يجب أن تتغير كثيرًا ، خاصةً إذا كانت قوة الرياح عالية.

وفقًا لنوع الآلية الدوارة ، يمكن تقسيم جميع الوحدات إلى عدة أنواع:

• أجهزة Darier المتعامدة ؛
• وحدات مع تجميع دوار Savonius ؛
• الأجهزة ذات التصميم المحوري الرأسي للوحدة ؛
• المعدات مع نوع حلزوني الشكل من آلية دوارة.

سرعة الرياح

بغض النظر عما إذا كنت تخطط لشراء مولد جاهز أو إنشائه بنفسك ، فإن سرعة الرياح ستكون أحد أهم العوامل في تحديد قوة التثبيت.

أولاً ، لكل نوع من أنواع توربينات الرياح سرعته الأولية. بالنسبة لمعظم التركيبات ، يكون هذا 2-3 م / ث. إذا كانت سرعة الرياح أقل من هذه العتبة ، فلن يعمل المولد على الإطلاق ، وبالتالي ، سيتم أيضًا توليد الكهرباء.

بالإضافة إلى السرعة الأولية ، هناك أيضًا سرعة اسمية يصل عندها مولد الرياح إلى طاقته المقدرة. لكل نموذج ، تشير الشركة المصنعة إلى هذا الرقم بشكل منفصل.

ومع ذلك ، إذا كانت السرعة أعلى من السرعة الأولية ، ولكنها أقل من السرعة الاسمية ، فسيتم تقليل توليد الكهرباء بشكل كبير. ولكي لا تُترك بدون كهرباء ، يجب عليك دائمًا التركيز أولاً وقبل كل شيء على متوسط ​​سرعة الرياح في منطقتك وعلى موقعك مباشرةً. يمكنك معرفة المؤشر الأول بالنظر إلى خريطة الرياح ، أو بالنظر إلى توقعات الطقس في مدينتك ، والتي تشير عادةً إلى سرعة الرياح.

يجب قياس الشكل الثاني ، بشكل مثالي ، بأدوات خاصة مباشرة في المكان الذي ستقف فيه توربينات الرياح. بعد كل شيء ، يمكن أن يكون منزلك على تل ، حيث تكون سرعة الرياح أعلى ، وفي الأراضي المنخفضة ، حيث لن تكون هناك رياح عمليًا.

في هذه الحالة ، يكون أولئك الذين يعانون باستمرار من هبوب الأعاصير في وضع أفضل ، ويمكنهم الاعتماد على أداء أكبر لتوربينات الرياح.

ما هو حمل الرياح

يحدث تدفق الكتل الهوائية على طول سطح الأرض بسرعات مختلفة. عند الاصطدام بأي عقبة ، يتم تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى ضغط ، مما يؤدي إلى حمل الرياح. هذا الجهد يمكن أن يشعر به أي شخص يتحرك عكس التيار. يعتمد الحمل المتولد على عدة عوامل:

• سرعة الرياح ،
• كثافة الهواء النفاث ، - في الرطوبة العالية ، تصبح الثقل النوعي للهواء أكبر ، على التوالي ، تزداد كمية الطاقة المنقولة ،
• شكل جسم ثابت.

في الحالة الأخيرة ، تعمل القوى الموجهة في اتجاهات مختلفة على الأجزاء الفردية من هيكل المبنى ، على سبيل المثال:

اختيار المولدات لتوربينات الرياح

بوجود القيمة المحسوبة لعدد دورات المروحة (W) ، التي تم الحصول عليها بالطريقة الموضحة أعلاه ، من الممكن بالفعل اختيار (تصنيع) المولد المناسب. على سبيل المثال ، مع درجة السرعة Z = 5 ، يكون عدد الشفرات 2 والسرعة 330 دورة في الدقيقة. مع سرعة رياح 8 م / ث ، يجب أن تكون طاقة المولد 300 وات تقريبًا.

مولد محطة طاقة الرياح "في السياق". نسخة نموذجية من أحد التصاميم الممكنة لمولد لنظام طاقة الرياح المنزلية ، تم تجميعها بنفسي

هكذا يبدو محرك الدراجة الكهربائية ، والذي على أساسه يُقترح إنشاء مولد لطاحونة هوائية منزلية. تصميم محرك الدراجة مثالي للتنفيذ مع القليل من الحسابات والتعديلات أو بدونها. ومع ذلك ، فإن قوتهم منخفضة.

خصائص محرك الدراجة الكهربائية هي كما يلي:

معامل	قيم
الجهد ، الخامس	24
القوة ، دبليو	250-300
تردد الدوران ، دورة في الدقيقة	200-250
عزم الدوران ، نانومتر	25

الميزة الإيجابية لمحركات الدراجات هي أنها عمليا لا تحتاج إلى إعادة بنائها. تم تصميمها هيكليًا كمحركات كهربائية منخفضة السرعة ويمكن استخدامها بنجاح لتوربينات الرياح.

كيفية قطع الشفرات

كذلك على طول الخط الذي يبدأ من جذر النصل لاحظ أبعاد نصف قطر الشفرة - في عمود "نصف قطر الشفرة" في الأعمدة الخضراء. وفقًا لهذه الأبعاد ، ضع النقاط على الخط إلى يسار ويمين جذر النصل. إلى اليسار ، إذا نظرت من جذر الشفرة إلى الحافة ، فستجد إحداثيات نمط مم الخلفية ، وإلى يمين الخط ، إحداثيات نمط مم الجبهة.بعد أن تقوم بتوصيل النقاط ويكون لديك نصل يتم قطعه عادة بشفرة من منشار معدني أو بمنشار كهربائي.

يتم عمل ثقوب لربط الشفرة بالمحور بشكل صارم على طول الخط المركزي للشفرة ، والذي تم رسمه على الأنبوب في البداية ، إذا قمت بتحريك الثقوب ، فإن الشفرة ستقف بزاوية مختلفة للرياح وتفقد كل شيء صفاته. حواف النصل من الضروري معالجة الجزء الأمامي من الشفرة وتقريبه وشحذ الجزء الخلفي وتقريب أطراف الشفرات بحيث لا يصدر أي صفير أو يصدر ضوضاء. يأخذ جدول بيانات Excel بالفعل في الاعتبار معالجة الحافة في الحساب كما في الصورة أدناه.
>

آمل أن يكون من الواضح لك كيفية استخدام اللوحة وكيفية اختيار برغي للمولد. على سبيل المثال ، بالطبع ، اخترت مولدًا به معلمات غير مناسبة ، نظرًا لأن شحن بطارية 12 فولت يبدأ مبكرًا جدًا ، فعند 24 فولت و 48 فولت ، ستكون النتائج مختلفة وستكون الطاقة أعلى ، لكن لا يمكنك وصف كل أمثلة.

أهم شيء هو فهم المبادئ ، على سبيل المثال ، اختيار المروحة إذا كانت لديها طاقة جيدة بسرعة واحدة ، وهذا لا يعني أنها ستحصل عليها في الممارسة العملية ، إذا قام المولد بتحميل المروحة في وقت مبكر جدًا ، فلن تصل سرعتها ولن تطور الطاقة التي يجب أن تكون بسرعات منخفضة ، على الرغم من حساب الرياح أو حتى أعلى. شفرات مخصصة إلى سرعة معينة وستأخذ أقصى طاقة من الريح بسرعتها.

الجهاز ومبدأ العملية

يعمل مولد الرياح بمساعدة طاقة الرياح. يجب أن يتضمن تصميم هذا الجهاز العناصر التالية:

• شفرات التوربينات أو المروحة ؛
• عنفة؛
• مولد كهربائي؛
• محور المولد الكهربائي
• عاكس ، وظيفته تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر ؛
• آلية تدور الشفرات.
• آلية تدور التوربين ؛
• البطارية؛
• سارية؛
• تحكم الحركة الدوارة
• المثبط؛
• مستشعر الرياح
• عرقوب استشعار الرياح
• الجندول وعناصر أخرى.

تحتوي الوحدات الصناعية على خزانة طاقة ، وحماية من الصواعق ، وآلية دوارة ، وأساس موثوق ، وجهاز إطفاء حريق ، واتصالات.

مولد الرياح هو جهاز يحول طاقة الرياح إلى كهرباء. رواد الركام الحديث هم المطاحن التي تنتج الدقيق من الحبوب. ومع ذلك ، فإن مخطط التوصيل ومبدأ تشغيل المولد لم يتغير كثيرًا.

1. بسبب قوة الرياح ، تبدأ الشفرات في الدوران ، وينتقل عزم الدوران إلى عمود المولد.
2. دوران الدوار يخلق تيارًا متناوبًا ثلاثي الطور.
3. من خلال وحدة التحكم ، يتم إرسال التيار المتردد إلى البطارية. البطارية ضرورية من أجل خلق تشغيل مستقر لمولد الرياح. في حالة وجود رياح ، تقوم الوحدة بشحن البطارية.
4. للحماية من الإعصار ، يحتوي نظام توليد طاقة الرياح على عناصر لتوجيه عجلة الرياح بعيدًا عن الرياح. يحدث هذا عن طريق طي الذيل أو كبح العجلة بفرامل كهربائية.
5. لإعادة شحن البطارية ، ستحتاج إلى تثبيت وحدة التحكم. تتضمن وظيفة الأخير مراقبة شحن البطارية لمنع انهيارها. إذا لزم الأمر ، يمكن لهذا الجهاز تفريغ الطاقة الزائدة في الصابورة.
6. تتمتع البطاريات بجهد منخفض ثابت ، ولكن يجب أن تصل إلى المستهلك بقوة 220 فولت. لهذا السبب ، يتم تثبيت العواكس في توربينات الرياح.هذا الأخير قادر على تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر ، وزيادة قوته إلى 220 فولت. إذا لم يتم تثبيت العاكس ، فلن تحتاج إلى استخدام سوى تلك الأجهزة المصممة للجهد المنخفض.
7. يتم إرسال التيار المحول إلى المستهلك لتشغيل بطاريات التدفئة وإضاءة الغرفة والأجهزة المنزلية.

مبررات جديدة للمفاهيم القديمة

الافتراضات التي لا أساس لها من الصحة بأن التطورات الحديثة يجب أن تزيد بشكل كبير من كفاءة توربينات الرياح ليس لها أساس على الإطلاق. تحقق الموديلات الأفقية الحديثة كفاءة بنسبة 75 ٪ من حد بنتز النظري (حوالي 45 ٪ كفاءة). بعد كل شيء ، فإن قسم الفيزياء الذي ينظم كفاءة توربينات الرياح هو الديناميكا المائية ، وقوانينه ثابتة منذ لحظة اكتشافها.

يحاول بعض المصممين زيادة الكفاءة عن طريق زيادة عدد الشفرات ، مما يجعلها أرق. يمكنك زيادة طولها ، وهذا يعطي تأثيرًا أكبر بسبب نمو المنطقة التي تم مسحها.

ولكن لا يزال من الضروري الحفاظ على التوازن بين تباطؤ الريح وسرعتها المتبقية.

هناك اتجاه آخر - لزيادة سرعة الرياح عن طريق تمريرها عبر ناشر. لكن الديناميكا المائية مليئة بالتأثيرات المكتشفة بالفعل للتدفق حول العوائق على طول المسار الأقل مقاومة.

هناك نماذج DAWT ناجحة أكثر أو أقل بزوايا مخروطية كبيرة ، لكن هذه المحاولات "لخداع الريح" لا تزيد الكفاءة بقدر ما هو معلن.

أنجح توربينات الرياح الحديثة هي النماذج الرأسية بشفرات Darrieus ، المركبة على محامل دفع مغناطيسية (MAGLEV).تعمل بصمت تقريبًا ، وتبدأ في الدوران بسرعة رياح أقل من 1 م / ث ، وتتحمل هبوب رياح شديدة تصل إلى 200 كم / ساعة. على أساس مصادر الطاقة البديلة هذه ، يكون من الأكثر ربحية تكوين نظام طاقة خاص مستقل.

شكرا على القراءة حتى النهاية! لا تنسى ما إذا كنت قد أحببت المقال!

شارك مع الأصدقاء ، اترك تعليقاتك (تساعد تعليقاتك في تطوير المشروع كثيرًا)

انضم إلى مجموعة VK الخاصة بنا:

بوابة الطاقة البديلة ALTER220

واقتراح مواضيع للمناقشة ، معًا ستكون أكثر إثارة !!!

قيمة الإجراء

إذا أهملت حسابات حمل حركة الهواء ، يمكنك ، كما يقولون ، تدمير كل شيء في مهده وتعريض حياة الناس للخطر.

إذا لم تكن هناك عادة صعوبات مع ضغط الثلج على جدران المباني - يمكن رؤية هذا الحمل ، ويمكن وزنه وحتى لمسه - فكل شيء يكون أكثر تعقيدًا مع الريح. إنه غير مرئي ، من الصعب جدًا توقعه بشكل حدسي. نعم ، بالطبع ، للرياح بعض التأثير على الهياكل الداعمة ، وفي بعض الحالات يمكن أن تكون مدمرة: فهي تلوي اللافتات الإعلانية ، وتكتسح الأسوار وإطارات الجدران ، وتقطع الأسطح. لكن كيف يمكن توقع هذه القوة وأخذها بعين الاعتبار؟ هل هي في الواقع قابلة للحساب؟

يعطي في! ومع ذلك ، فإن هذا عمل كئيب ، ولا يحب غير المتخصصين حساب حمل الرياح. هناك تفسير واضح لذلك: أهمية الحسابات هي مسألة مسؤولة للغاية وصعبة ، أكثر تعقيدًا بكثير من حسابات حمل الثلج. إذا تم تخصيص صفحتين ونصف فقط لحمولة الثلج في المشروع المشترك المخصص لهذا الغرض ، فسيكون حساب حمل الرياح أكثر بثلاث مرات! بالإضافة إلى ذلك ، يتم تعيين تطبيق إلزامي لها ، ويتم وضعها في 19 صفحة تشير إلى معاملات الديناميكا الهوائية.

إذا كان مواطنو روسيا لا يزالون محظوظين بهذا ، فإن الأمر أكثر صعوبة بالنسبة لسكان بيلاروسيا - وثيقة TKP_EN_1991-1-4-2O09 "تأثيرات الرياح" ، التي تنظم المعايير والحسابات ، تحتوي على 120 صفحة!

مع Eurocode (EN_1991-1-4-2O09) على مقياس بناء هيكل خاص لتأثيرات الرياح ، قلة من الناس يرغبون في تناول فنجان من الشاي في المنزل. يُنصح المهتمون مهنيًا بتنزيلها ودراستها بدقة ، مع وجود مستشار متخصص محاط بها. خلاف ذلك ، بسبب النهج والفهم الخاطئين ، يمكن أن تكون عواقب الحسابات كارثية.

معامل استخدام طاقة الرياح

وتجدر الإشارة إلى أن هناك مؤشر كفاءة محدد لتوربينات الرياح - KIEV (معامل استخدام طاقة الرياح). يشير إلى النسبة المئوية لتدفق الهواء الذي يمر عبر قسم العمل الذي يؤثر بشكل مباشر على ريش الطاحونة الهوائية. أو ، بعبارة أكثر علمية ، يوضح نسبة الطاقة المستلمة على عمود الجهاز إلى قوة التدفق التي تعمل على سطح الرياح للمكره. وبالتالي ، KIEV محدد ، ينطبق فقط على توربينات الرياح ، التناظرية من الكفاءة.

حتى الآن ، زادت قيم KIEV من 10-15٪ الأصلية (مؤشرات طواحين الهواء القديمة) إلى 356-40٪. ويرجع ذلك إلى التحسن في تصميم طواحين الهواء وظهور مواد جديدة وأكثر كفاءة وتفاصيل فنية وتجمعات تساعد في تقليل خسائر الاحتكاك أو التأثيرات الدقيقة الأخرى.

حددت الدراسات النظرية أن أقصى معامل استخدام لطاقة الرياح هو 0.593.

تلخيص ما سبق: هل توربينات الرياح مربحة؟

النتائج المذكورة أعلاه تثبت بوضوح سداد تكاليف شراء وتشغيل مولد الرياح.خاصة وأن:

• تكلفة كيلوواط تتزايد باستمرار بسبب التضخم.
• عند استخدام طاحونة هوائية ، يصبح الجسم غير متطاير.
• يمكن تجميع "فائض" الكهرباء المولدة وتخزينها في حالة الطقس الهادئ بفضل نظام إمداد الطاقة غير المنقطع.
• تضطر العديد من الأشياء البعيدة عن شبكة الإمداد بالطاقة المركزية إلى الوجود في غياب الكهرباء ، لأن اتصالها غير مربح.

لذا ، فإن مولد الرياح مربح. إن شرائها للمستهلكين كثيفة الاستهلاك للطاقة بدون مصدر طاقة ممكن اقتصاديًا. فندق خارج المدينة ، مزرعة أو مشروع تربية المواشي ، مستوطنة منزلية - على أي حال ، سيتم تبرير تكاليف توصيل مصدر بديل للكهرباء. يبقى فقط اختيار نموذج مناسب لطاحونة الهواء وتثبيته ، مسترشدًا بتوصيات الشركة المصنعة. يجب أن تتوافق قوة الجهاز مع متوسط ​​سرعة الرياح في منطقتك. يمكنك تحديده باستخدام خريطة الرياح الخاصة أو وفقًا لمحطة الطقس المحلية.

يرجى ملاحظة: بالنسبة لتوربينات الرياح من الشركات المصنعة الصينية ، يتم حساب الطاقة المقدرة للجهاز مع مراعاة سرعات الرياح عند 50-70٪ من مستوى سطح الأرض. يعد تركيب طاحونة هوائية على مثل هذا الارتفاع مشكلة

السارية العالية جدًا باهظة الثمن ، وقوتها تخضع لمتطلبات صارمة. بالإضافة إلى ذلك ، عند الارتفاع المشار إليه ، تشكل هبوب الرياح تيارات دوامة قوية. فهي لا تؤدي فقط إلى إبطاء تشغيل مولد الرياح ، ولكن يمكنها أيضًا أن تتسبب في كسر الشفرة. الحل هو تثبيت الجهاز على ارتفاع 30-35 مترًا ، مما سيتيح الوصول إلى الرياح القوية ، ولكنه سيمنع الطاحونة من الانكسار.