Külək elektrik stansiyaları: növləri, dizaynları, üstünlükləri

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 10:18

Külək enerjisi enerji təchizatının yeni sahəsindən uzaqdır, lakin indiki şəraitdə o, gələcək inkişaf üçün perspektivli istiqamətin getdikcə daha bariz xüsusiyyətlərinə çevrilir. Külək generatorlarının texniki tətbiqi üçün universal konsepsiyalar haqqında danışmaq hələ də çətindir, lakin fərdi mühəndislik həllərinin istifadəsində irəliləyiş yaxın gələcəkdə vahid vahid struktur modelinin meydana çıxacağını göstərir. Eyni zamanda, dünyada hər birinin özünəməxsus güclü tərəfləri olan bir neçə növ külək turbinindən istifadə olunur.

Külək turbinlərinin ümumi iş prinsipi

Əksər müasir alternativ enerji mənbələri kimi, külək turbinləri də təbii proses nəticəsində fəaliyyət göstərən qüvvə hesabına işləyir. Söhbət qeyri-bərabər istiləşmə nəticəsində yaranan külək axınlarından gedirgünəş tərəfindən yerin səthi. Demək olar ki, bütün külək turbinləri aşağıdakı prinsipə əsasən işləyir: hava axınları təkəri bıçaqları olan xüsusi bir şaftda fırladır, beləliklə, fırlanma anı generatora və ya batareya paketinə ötürür. Sabitlik və hava hərəkətinin kifayət qədər gücü şəraitində elektrik enerjisi istehsal edən külək dəyirmanları 45-50% səmərəliliyi təmin edə bilir. Külək turbinlərinin konstruksiyalarının geniş çeşidini müəyyən edən məhz küləyin dəyişkənliyi və onun gücüdür ki, onlar da istifadənin xüsusi iqlim şəraiti əsasında hesablanır.

Külək turbinlərinin əsas üstünlükləri hansılardır?

Külək turbinlərinin səmərəliliyinin qiymətləndirilməsi həm ənənəvi enerji mənbələri ilə, həm də bərpa olunan pulsuz mənbələrlə işləyən generatorlar fonunda ola bilər. Gələcəkdə onların uğurlu inkişafına ümid verən belə sistemlərin ən bariz üstünlüyü aşağıdakı amillərdir:

• Külək enerjisinin özü təkcə bərpa oluna bilən enerji deyil, həm də yığılma və emal üçün əlçatandır.
• İqtisadi fayda. Konkret iqtisadi göstəricilərlə bağlı birmənalı qiymətləndirmələr hələ ki, fərqli performansla işləyən sistemlərin müxtəlifliyinə görə ola bilməz. Ancaq ayrı-ayrı layihələrin nümayiş etdirdiyi möhtəşəm nəticələrdən danışmaq olar. Məsələn, dənizdəki böyük bir yel dəyirmanından bir kilovat elektrik enerjisi nə qədərdir? 2-12 rubl diapazonu haqqında danışa bilərik. 1 kVt/saat üçün.
• Ekoloji cəhətdən təmiz. Külək turbinlərinin işləməsi zərərli deyilhava çirkləndirici emissiyaları.
• Yığcam. Külək turbininin quraşdırılması, hətta sənaye formatında olsa da, ənənəvi elektrik stansiyaları ilə müqayisə edilə bilməz. Bu, böyük ölçüdə bu cür sistemlərin köməkçi rabitə və resurslardan muxtariyyəti və müstəqilliyi ilə bağlıdır.

Üfüqi Ox Generatorları

Belə külək dəyirmanlarının dizayn sxemi elektrik generatorunun, sürət qutusunun, bıçaqların və çərçivəli qüllənin olmasını nəzərdə tutur. Bıçaqların konfiqurasiyası havanın huniyə axdığı şəkildə həyata keçirilir ki, bu da burulma anını yaradır. Elektrik enerjisi istehsalı üçün belə külək dəyirmanlarının işləməsi üçün vacib şərt axınların hərəkət xüsusiyyətlərinə (istiqamət və güc) uyğunlaşma qabiliyyətidir. Bunun üçün konstruksiyalar yer səthinə münasibətdə bıçaqları döndərmək və əymək mexanizmləri ilə təchiz edilmişdir. Ən qabaqcıl modellərdə avtomatik idarəetmə ilə idarəedicilər də istifadə olunur. Külək çarxının həyata keçirilməsinə gəldikdə, üç bıçaqlı konfiqurasiya üfüqi sxemlərdə daha çox istifadə olunur. Üstəlik, generatorların məhsuldarlığını artırmaq üçün mühəndislər funksional qəbuledici hissənin ölçüsünü artırmağa meyllidirlər, bu, məsələn, konstruksiyaların istehsalında plastik və yüngül metallardan bahalı kompozit elementlərə keçidin mövcud tendensiyasını izah edir.

Şaquli Ox Generatorları

Belə generatorların üfüqi strukturlara nisbətən əhəmiyyətli üstünlüyü var,quraşdırmanın monitorinqi və nəzarəti üçün əlavə vasitələrə ehtiyacın olmamasından ibarətdir. Yəni, istismar prosesində şaquli oxu olan bir külək dəyirmanı heç bir şəkildə axınların hərəkətinə uyğunlaşmır. Hava kütlələri ilə qarşılıqlı əlaqənin bu xüsusiyyəti eyni zamanda külək generatorunun bıçaqlarında gərginliyi azaldır və giroskopik yükləri azaldır. Zavodun mühərrikini təşkil edən dişli generator zədələnmə və ya sıradan çıxma riski olmadan struktur qülləsinin təməlində yerləşdirilə bilər. Bəs niyə təsvir olunan üstünlüklərlə şaquli qurğular tamamilə üfüqi yel dəyirmanlarını əvəz etmədi? Təəssüf ki, bu modellərin də əhəmiyyətli çatışmazlıqları var. Külək təkəri külək axınları ilə idarə olunmadığından və həmişə dar bir enerji tutma diapazonunda işlədiyindən, generatorun performansı məntiqi olaraq azalır. Buna görə də, şaquli yel dəyirmanlarının kifayət qədər gücünü saxlamaq üçün onların geniş əraziləri əhatə edən kütləvi istifadəsi tələb olunur, bu isə həmişə mümkün olmur.

Darrieus rotoruna əsaslanan dizaynlar

Şaquli çarxlı külək turbin generatorları Savonius və ya Darrieus rotor dizaynına əsaslanır. Amma bu qrupun da öz variasiyaları və müasir modifikasiyaları var. Ən perspektivli son inkişaf 2001-ci ildə yaradılmış Gorlov helikoid turbinidir. Bu, Darrieus rotor konsepsiyasının bir növ davamıdır, lakin daha optimallaşdırılmış formadadır. Spiral şaquli bıçaqlar minimum fəaliyyətlə su və hava axınından enerji əldə etməyə imkan verir. Bu gün bu generatorlarhəm ixtisaslaşmış külək stansiyalarında, həm də su elektrik stansiyalarının bir hissəsi kimi istifadə olunur.

Selin gücləndiriciləri olan külək generatorları

Həmçinin, müəyyən mənada külək dəyirmanlarının klassik dizaynlarının davamıdır, lakin mövcud yüksək texnologiyalı iş şəraitinə uyğunlaşdırılmışdır. Axın gücləndiriciləri ilə modifikasiyalar hava axınlarını cəmləşdirmək üçün nəzərdə tutulmuş bir və ya bir neçə olukun olması ilə fərqlənir. Eyni oluklar şəklində olan aerodinamik konus formalı elementlər axınları böyük bir ərazidə toplayır, onları bir istiqamətə yönəldir və bununla da bıçaq sisteminin sürətini artırır. Külək turbinlərinin axını gücləndiriciləri ilə istifadəsinin çətinliyi əlavə elementar qrupun istifadəsini tələb etməsidir. Üstəlik, belə sistemlərdə yalnız köməkçi enerji mənbələrini birləşdirməklə məhsuldarlığın əhəmiyyətli dərəcədə artmasına nail olmaq mümkündür ki, bu da həmişə iqtisadi cəhətdən özünü doğrultmur.

Ötürücüsüz külək turbinləri

Struktur optimallaşdırma ideyasına uyğun olaraq, sürət qutusu olmayan külək elektrik stansiyasının variantı da ortaya çıxdı. Bunun əvəzinə, daxili bir metal çubuqla təchiz edilmiş bir dairəvi kanal istifadə olunur. Bu halqa rotorun halqasının ətrafında quraşdırılmışdır. Burada bir metal çubuqla qarşılıqlı əlaqədə olan və bununla da cərəyanın yaranmasına kömək edən bir qrup maqnit də yerləşir. Rotorun diametri təxminən 200 sm olan sürət qutusu olmayan külək turbinlərinin məhsuldarlığı 1500 kVt/saata çata bilər.ildə. Bu dizaynın əsas üstünlüyü sürət qutuları ilə təchiz edilmiş generatorların işində təbii olaraq baş verən enerji itkilərinin azaldılmasıdır. Ancaq bu üstünlüyü sürət limitləri ilə ödəməlisiniz. Bölmənin optimal iş prosesinə daxil olması üçün ən azı 2 m/s axın sürəti tələb olunur.

Sənaye külək turbinlərinin xüsusiyyətləri

Sənaye yel dəyirmanlarının iki əsas fərqi var - böyük ölçü və yüksək güc çıxışı. Bu tip stansiyaların həm üstünlükləri, həm də mənfi cəhətləri bu xüsusiyyətlərdən irəli gəlir. Quruluşa gəldikdə, müasir sənaye yel dəyirmanlarının hündürlüyünün 150-200 m-ə çata biləcəyini söyləmək kifayətdir, bıçaq aralığı isə 100 m-dən çox ola bilər. Yüksək güc həm də funksional infrastrukturun mürəkkəbliyini tələb edir. Beləliklə, enerjinin çevrilməsi prosesini idarə etmək üçün batareya paketinin cari yüklənməsinin nəzərə alınmasını təmin edən külək generatoru nəzarətçiləri istifadə olunur. Bundan əlavə, bu cür qurğuların elektrik doldurulmasına çeviricilər və qısaqapanmadan mühafizə sistemləri daxildir.

Məişət külək turbinlərinin xüsusiyyətləri

Ən sadə yel dəyirmanları yalnız evdə istifadə oluna bilməz, həm də əl ilə yığıla bilər. Bir qayda olaraq, bunlar hündürlüyü 10 m-dən çox olmayan, 0,5-5 kVt gücdə işləməyə qadir olan kiçik ölçülü qurğulardır. Məişət texnikası üçün passiv enerji mənbəyi kimivə ya fərdi elektrik cihaz qrupları, bu seçim özünü doğruldur. Bununla belə, yığcam külək turbinləri bu gün böyük şirkətlər tərəfindən istehsal müəssisələrini enerji ilə təmin etmək üçün çox sayda istifadə olunur. Mini-külək dəyirmanları əsasında yüksək güclü tək generatorlarla rəqabət apara bilən kifayət qədər məhsuldar və etibarlı sistemlər formalaşdırılır.

Dəniz külək turbinlərinin xüsusiyyətləri

Bu növ yel dəyirmanlarının populyarlığı quruda yerləşən stansiyalara nisbətən bir sıra üstünlüklərə görədir. Bu, əsasən daha sabit iş şəraitinə aiddir, çünki külək axınları sahil xəttindən kənarda maneə törətmir. Eyni zamanda, dəniz külək turbinlərinin strukturları iki qrupa bölünür - dəstəkləyici və üzən. Birincisi, suyun altındakı yerdəki klassik dayaq ilə dayaz suda quraşdırılır. Üzən stansiyalar, müvafiq olaraq, lövbərlər və digər dəniz cihazları vasitəsilə bərkidilmiş öz üzən platformasına malikdir.

Külək turbin konstruksiyalarının bina çərçivələri ilə birləşməsi

Hündürmərtəbəli binaların gövdələrinə sözün əsl mənasında inteqrasiya olunmuş çox perspektivli külək dəyirmanları qrupu da var. Bu həllin iki üstünlüyü var - axınların "qəbul edilməsi" üçün əlverişli şərait və elektrik enerjisinin çatdırılma yolunun azalması, çünki təchizatın son mənbəyi adətən binanın içərisində olan istehlakçılardır. Hal-hazırda, bu tip külək turbinlərinin inteqrasiyası daha çox istifadə olunurgöydələnlərin damlarında quraşdırılmış xüsusi aerodinamik silindrlər. Hündür tikinti sahəsinin istənilən hissəsində yerləşdirilə bilən mini-pervanələrin konsepsiyası da hazırlanır. Cihazlar sözün əsl mənasında divarlara inteqrasiya olunub, bundan sonra onlar ümumi enerji təchizatı sisteminə qoşularaq kiçik, lakin sabit enerji verir.

Nəticə

Son illərdə Rusiyada külək turbinlərinə maraq xeyli artıb. Müxtəlif regionlarda vaxtaşırı gücü 30-50 MVt-a qədər olan böyük stansiyalar istifadəyə verilir. Ölkəmiz üçün külək dəyirmanları xüsusilə faydalıdır, çünki onlar bizə hazırda digər enerji təchizatı vasitələrini təşkil etmək imkanı olmayan ucqar rayonları enerji ilə təmin etməyə imkan verir. Kiçik külək elektrik stansiyalarının seqmenti də fəal inkişaf edir. Rusiyada 1-5 kVt gücündə fərdi enerji sistemləri çox populyarlaşdı. Eyni zamanda, tərtibatçılar külək dəyirmanlarının iş prinsiplərini daxili yanma mühərrikləri ilə birləşdirməkdən imtina etmirlər. Bu istiqamətdə uğurları xüsusilə külək-dizel dizaynları nümayiş etdirir. Gələcək onilliklərdə Rusiyada külək enerjisinə nə qədər tələbat olacağını söyləmək hələ də çətindir, çünki ənənəvi enerji mənbələrinin mövqeləri hələ də güclüdür. Lakin bütün dünyada alternativ enerjiyə keçid tendensiyaları çox güman ki, Rusiya sənayesini belə sahələri aktiv şəkildə kəşf etməyə sövq edəcək.