Основы электроники
ДЕНЬ ВЕТРА? ДЕНЬ СОЛНЦА? ДЕНЬ ВУЛКАНА? ДЕНЬ МОРЯ?
Поэтому тема нашего занятия:
В использовании абсолютно бесплатной энергии ветра нет ничего нового. Во всяком случае, еще в Древнем Египте находили папирусы с изображением первых парусных лодок.
На протяжении многих лет немецкая компания SkySails, занимающаяся разработкой и производством воздушных змеев сверхбольших размеров, вкладывалась в технологии использования ветра в судоходстве для коммерческих целей. разработчики добились того, что использование ветра помогает экономить до 25-30% топлива,
Воздушный змей парит на высоте 100-500 метров, где ветер гораздо устойчивее, чем над поверхностью воды. Проблема состоит в том, что максимальная точка тяги кайта (змея) нестабильна и все время меняется – поэтому эту точку необходимо постоянно корректировать, чем и занимаются кайтсерферы.
Какие недостатки воздушного змея вы можете назвать?
Работа ветрового генератора основана на преобразовании энергии ветра в электрическую энергию. Преобразование осуществляется путем передачи кинетической поступательной энергии ветровых потоков (№1 на схеме), во вращательное движение (№2 на схеме) лопастей ветровой установки («В» на схеме). В свою очередь вращательное движение лопастей, посредством механической передачи (устройство вторичного вала и редуктора), передается на вал электрического генератора («G» на схеме), вырабатывающего электрический ток (№3 на схеме)
Как вы думаете, сколько у ветрогенератора должно быть лопастей?
ветрогенераторы горизонтальные вертикальные ветрогенераторы По Количеству лопастей
С горизонтальной осью вращения Ось ротора и ведущая ось расположены параллельно поверхности земли. Бывают однолопастные (№1), двухлопастные (№2), трехлопастные (№3) и многолопастные (№4), с количеством до 50 штук.
В середине 70-х годов, на фоне роста цен на энергоносители, НАСА получило задание разработать наиболее эффективные ветрогенераторы.
Классический ветрогенератор имеет три лопасти
Улучшать стандартные установки начали через манипуляцию с количеством лопастей. Привычные три лопасти, в середине 80-х годов, немцы заменили на две. Некоторые модели оставили, какие-то демонтировали. А в местах с сильным ветром, например на побережье Великобритании, они работают до сих пор.
Причина была в экономии материалов. Именно с этой целью первую такую установку спроектировал американец Путнэм ещё в 1941 году. Она установила рекорд мощности и высоты ветрогенераторов, удерживая его до середины 70-х годов. Производила она 1,25 мВт. Хотя работала с перерывами только до 1946 года.
Голландские рационализаторы решили, что если ветрогенератор работает с двумя лопастями, то будет работать и с одной! Кроме них такими моделями заинтересовались в Италии, где в сельской местности несколько однолопастных ветряков работают до сих пор.
В 2018 году инженеры НАСА продемонстрировали рабочую установку длиной 12 м, на которой было 12 рядов с лопастями.
Достоинства данного вида: Высокий КПД; Недостатки: Необходимость в ориентации по направлению воздушных потоков; Необходимость монтажа высокой конструкции для установки устройства, причем, чем выше мощность агрегата, тем выше должна быть конструкция (мачта); Необходимость устройства фундамента для монтажа мачты, что приводит к удорожанию монтажных работ; Высокий уровень шума в процессе эксплуатации; Потенциальная опасность для птиц и иных летающих организмов.
Из множества чудных форм, наибольшего внимания заслуживает скрученно -завёрнутая лопасть, представленная в 2010 г., на выставке инноваций ветроэнергетики, во Франции.
С вертикальной осью вращения Ось вращения расположена вертикально по отношению к поверхности земли. Данный вид устройств можно разбить на несколько групп, это : С ротором Савоуниса Данная конструкция состоит из нескольких полуцилиндров. При этом ось постоянно вращается, вне зависимости от потоков ветра и их интенсивности. Достоинства конструкции: Высокая технологичность конструкции; Значительный пусковой крутящий момент; Способность работать при малых воздушных потоках. Недостатки: Низкая эффективность работы лопастей; Значительная потребность в материалах при изготовлении.
В 2018 году двое британцев предложили странную концепцию O- Wind, которая у них возникла после переработки модели ветрохода, им дали премию Дайсона в 2018 году, а одна из английских фирм преступила к испытаниям.
разновидности ветротурбины Дарье:
Н-тип ( Giro Mill)
Спиральная турбина Горлова.
Не требуется ориентация по направлению ветра; Выдерживает вдвое большую скорость воздушного потока; Начинают работать при меньших скоростях ветра; Оснащаются более простым и надёжным редуктором; Не нуждаются в высоких мачтах; Центровка конструкции надёжная, так как вся система находится на одной центральной оси, а центр тяжести смещён вниз. Поэтому возведение вертикального ветрогенератора обходится дешевле; Блок управления находится внизу, поэтому обслуживание и ремонт выполнить гораздо проще; Требуют площадку меньших размеров.
Это чудовищная химера вертикального и горизонтального ветрогенератора, вырабатывает около 700 вт уже при 1,5 м/с. Кроме обычных динамических сил описанных выше, в данной конструкции был учтён эффект Вентури.
Как устанавливать ветрогенератор ?
модели были двухлопастные, часть из них ставили против ветра, т.е. воздушный поток сначала обтекал гондолу, а уже потом раскручивал лопасти. Проект WTS 4 удерживал рекорд мощности в течении 20 лет с генератором 4 МВт. А аналогичную модель с генератором на 3 МВт, построили в Швеции, под индексом WTS 3.
В определённый момент было замечено, что за вращающимися лопастями ветряка возникает возмущение воздушного потока. Это очень плохо сказывается на прочности всей конструкции. И в 1992 году запатентовали ветрогенератор с двумя лопастями, вращающимися в противоположные стороны.
Slide-Share