Fitur fungsi dan konstruksi dari jenis ladang angin modern

Artikel ini membahas prinsip operasi dan karakteristik kinerja desain turbin angin modern untuk industri dan sektor swasta.

Sejak zaman kuno, umat manusia telah mencoba menjinakkan angin, memanfaatkannya. Pada awalnya ada kapal layar yang menggunakan energi angin untuk pergerakannya, kemudian kincir angin mulai digunakan dalam kehidupan sehari-hari, namun kini sudah saatnya pemanfaatan energi angin pada generator angin untuk menghasilkan listrik yang bermanfaat bagi masyarakat.

Di luar negeri, sebagian besar listrik dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga angin (HPP), yang sejujurnya tidak dapat dikatakan tentang Rusia dan negara-negara di ruang angkasa pasca-Soviet. Di sini jelas - kita termasuk yang tertinggal.

Penggunaan ladang angin di negara-negara maju di dunia memungkinkan untuk menyelesaikan tidak hanya masalah pasokan listrik otonom vila, rumah pedesaan, komunitas dacha, tetapi juga masalah lingkungan, karena tidak ada pencemaran lingkungan selama produksi listrik. dari taman turbin angin modern sama sekali.

Mari kita lihat prinsip operasi dan lebih detail jenis utama pembangkit listrik tenaga angin modern.

Prinsip pengoperasian generator angin

Prinsip tindakan apa pun pembangkit listrik tenaga angin (HPP) terdiri dari mengubah energi kinetik dari aliran udara yang bergerak melalui bidang bilah atau turbin menjadi energi listrik - melalui penggunaan generator listrik. Jenis pembangkit listrik tenaga angin modern yang paling umum adalah pembangkit listrik tenaga angin berbilah, yang menggabungkan generator angin berbilah dengan sumbu rotasi horizontal dan generator putar dengan korsel, di mana - sumbu rotasi terletak secara vertikal. Di bawah ini kita akan melihat lebih dekat jenis-jenis generator angin ini.

Desain jenis utama turbin angin

Setiap generator angin secara struktural terdiri dari alas, atau disebut tiang, perangkat berputar dengan bilah berputar atau turbin angin, listrik yang dihasilkan generator, dan baterai. Juga, unit kontrol dan konversi diperlukan di setiap ladang angin.

Sedangkan untuk jumlah sudu, turbin pembangkit listrik tenaga air bisa dua, tiga dan multi sudu. Turbin tiga bilah adalah yang paling umum.Untuk mencegah kegagalan prematur turbin angin, pembangkit listrik tenaga angin dilengkapi dengan sistem stabilisasi aeromekanis dari kecepatan putaran bilahnya.

Generator listrik yang menghasilkan listrik di pembangkit listrik tenaga angin terhubung langsung ke turbinnya, ketika sumbu putar turbin angin dan generatornya sama, atau melalui transmisi mekanis yang mentransfer gerakan rotasi bilah turbin ke generator. Ladang angin modern terutama menggunakan generator sinkron multikutub tanpa sikat dengan magnet permanen, yang secara struktural dibuat dalam wadah yang sepenuhnya tertutup dan dari elemen standar.

Bergantung pada arah dan "tekanan" aliran udara pada sudu-sudu turbin, ia dapat diorientasikan ulang dengan mekanisme putaran instalasi ke arah yang optimal untuk operasinya yang efisien.

Secara fungsional, unit kontrol dan konversi daya dirancang untuk menyimpan energi listrik yang dihasilkan oleh ladang angin dalam baterai penyimpanannya dengan konversi selanjutnya dari tegangan DC 12V ke tegangan AC 220V — melalui "inverter".

Unit kontrol juga memungkinkan untuk memantau dan mengontrol proses pengisian baterai, daya generator listrik, dll.

Berbagai opsi untuk menyelesaikan ladang angin modern, baik untuk keperluan industri maupun yang digunakan di sektor swasta, memungkinkan Anda untuk memilih masing-masing, opsi yang paling optimal untuk setiap pengguna.

Saat ini, yang paling tersebar luas di dunia adalah generator angin dari jenis bilah, sumbu rotasi bilahnya sejajar atau horizontal dengan arah aliran udara. Pada dasarnya, kita akan membicarakan turbin angin ini nanti.

Bilah ladang angin dengan sumbu rotasi horizontal

Efisiensi penggunaan energi angin untuk turbin angin jenis ini mencapai 48%, jauh lebih tinggi dibandingkan dengan generator carousel. Generator angin jenis ini bisa dengan dua dan tiga bilah.

Di sini, pengoperasian perangkat yang paling efisien dicapai ketika angin diarahkan tegak lurus terhadap bidang rotasi bilah generator. Oleh karena itu, bahkan secara struktural, "turbin angin" jenis ini memiliki perangkat yang memungkinkan rotasi otomatis generator tegak lurus terhadap arah angin. Produksi energi dari jenis ladang angin ini bergantung langsung pada kecepatan angin (tekanannya), serta diameter dan luas bilah turbin angin itu sendiri.

Korsel atau ladang angin berputar

Turbin angin jenis ini memiliki sumbu rotasi vertikal, dengan roda terpasang di atasnya dan dipasang di atasnya, menerima permukaan untuk angin. Keuntungan signifikan dari ladang angin jenis ini adalah bahwa mereka dapat bekerja tanpa mengubah posisinya - ke segala arah aliran udara. Turbin angin jenis ini bergerak lambat dan sunyi, dan generator listrik multi-kutub berkecepatan rendah digunakan sebagai generator untuk menghasilkan tenaga.

Ladang angin modern dengan sumbu rotasi horizontal dan vertikal

Jenis lain dari ladang angin modern

Selain itu, baru-baru ini, perkembangan turbin angin terbaru telah muncul dengan desain baru yang fundamental, yang secara struktural terdiri dari alas tiga bantalan yang terletak di atas fondasi yang kuat. Generator berbentuk cincin dipasang di pangkalan, dengan bantalan bawaan dan rotor pusat. Cincin generator semacam itu bisa berdiameter lebih dari 100 meter. Ladang angin semacam itu digunakan untuk produksi energi industri.

Ada juga ladang angin yang beroperasi, terdiri dari beberapa lusin turbin angin kecil - modul, yang secara struktural disatukan dalam satu sistem debug untuk menghasilkan listrik.

Baru-baru ini, spesialis Amerika telah mengembangkan dan memasukkan ke dalam produksi industri pembangkit listrik tenaga angin turbin kecil «Windgate» yang ditujukan untuk sektor swasta. Roda turbin mencapai diameter 1,8 meter dan berputar pada sumbu horizontal. Ujung bilah instalasi turbin semacam itu memiliki magnet permanen, akibatnya kita sebenarnya memiliki rotor besar - berputar dalam selubung integral stator instalasi. Generator angin Windgate semacam itu bahkan dapat dipasang di atap rumah atau pondok pribadi dan sangat efisien, dan harganya sekitar 4,5-5 ribu dolar AS.

Kesimpulan

Perlu dicatat bahwa pembangunan pembangkit listrik tenaga angin terus ditingkatkan dan, karenanya, parameter teknologinya, aerodinamika meningkat, dan yang terpenting, harga blok energi ramah lingkungan di masa depan ini menjadi semakin "menggigit". untuk konsumen sederhana.