Οι επιστήμονες της Πετρούπολης ανακάλυψαν μια ασφαλή ανεμογεννήτρια με τη μορφή τουρμπίνας αεροσκάφους. Πώς λειτουργεί μια ανεμογεννήτρια; Ανεμογεννήτριες κάθετου άξονα

Η αιολική ενέργεια είναι δωρεάν, ανανεώσιμη, ασφαλής ενέργεια. Μια συσκευή που μετατρέπει την ενέργεια του αέρα σε ηλεκτρική ενέργεια

ή θερμική ονομάζεται ανεμογεννήτρια. Οι περισσότερες σύγχρονες ανεμογεννήτριες έχουν σχετικά χαμηλή απόδοση (έως 30%) και υψηλό κόστος παραγωγής.

Έργο Ανεμογεννήτριας

Τα κύρια καθήκοντα όλων των επιστημόνων που ασχολούνται με τα προβλήματα της αιολικής ενέργειας είναι η μείωση του κόστους παραγωγής των ανεμόμυλων, η αύξηση της απόδοσης και της ισχύος τους.

Ταξινόμηση

Οι ανεμογεννήτριες χωρίζονται ανάλογα με τη θέση του άξονα περιστροφής σε κατασκευές με:

• κατακόρυφος άξονας (κάθετος στο έδαφος).
• οριζόντιος άξονας (παράλληλος με το έδαφος).

Σύμφωνα με τα υλικά από τα οποία κατασκευάζονται οι λεπίδες, οι ανεμόμυλοι ταξινομούνται σε:

• σκληρή λεπίδα?
• ιστιοπλοΐα.

Ανάλογα με τον αριθμό των λεπίδων χωρίζεται σε:

• γεννήτριες με 2 λεπίδες.
• γεννήτριες με 3 λεπίδες.
• γεννήτριες πολλαπλών πτερυγίων, με αριθμό πτερυγίων από 50.

Οι ανεμογεννήτριες τύπου τουρμπίνας ανήκουν στην κατηγορία νέας γενιάς, τις τοποθετώ στην οροφή σε μορφή ανεμιστήρων και δεν ενοχλούν τους γείτονες με θόρυβο

Ανάλογα με τον τύπο του ελικοειδούς βήματος, οι γεννήτριες διακρίνονται με:

• σταθερό βήμα?
• μεταβλητό βήμα.

Ανά τύπο κατασκευής:

• λεπίδα?
• τουρμπίνα.

Με ραντεβού:

• νοικοκυριό;
• εμπορικός;
• βιομηχανικός.

Οι βιομηχανικοί ανεμόμυλοι κατασκευάζονται κυρίως με οριζόντιο άξονα περιστροφής και άκαμπτα πτερύγια.

Η ανεμογεννήτρια Liam F1 Urban παρέχει 80% απόδοση

Συχνά εγκαθίστανται ιστιοπλοϊκοί ανεμόμυλοι και γεννήτριες με κάθετους άξονες περιστροφής για την παροχή ρεύματος σε ιδιωτικές κατοικίες και μικρά κτίρια.

Μια ανεμογεννήτρια είναι μια ανεμογεννήτρια της οποίας η ανεμογεννήτρια έχει κυλινδρικό σχήμα με πτερύγια εγκατεστημένα στο εσωτερικό της. Στην πραγματικότητα, πρόκειται για έναν ανεμόμυλο με οριζόντιο άξονα περιστροφής, οι άκρες των λεπίδων του οποίου προστατεύονται από έναν κύλινδρο. Διαθέτει απλό, αξιόπιστο σχεδιασμό, υψηλή απόδοση σε σύγκριση με ανεμόμυλους με λεπίδες.

Θεμελιώδης διαφορά

Η ανεμογεννήτρια είναι ένα κυλινδρικό κύκλωμα. Οι περιστρεφόμενες λεπίδες βρίσκονται μέσα στο κύκλωμα. Ο σχεδιασμός αποτελείται από:

• τουρμπίνες?
• εξωτερικό ή εσωτερικό φέρινγκ.
• φέρινγκ συγκροτήματος γεννήτριας στροβίλου.
• γόνδολες?
• γεννήτρια;
• αντιστροφέας;
• μονάδα αποθήκευσης?
• μονάδα ελέγχου;
• δυναμική βάση.

Οι ανεμόμυλοι αυτού του τύπου χαρακτηρίζονται από την απουσία απροστάτευτων πτερυγίων περιστροφής, καθώς και από ένα σύστημα σχεδιασμένο για τη ρύθμισή τους και τον προσανατολισμό τους στην κατεύθυνση του ανέμου. Αυτό αυξάνει την αξιοπιστία και την ασφάλεια της δομής. Το κυλινδρικό σχήμα του φέρινγκ ξεδιπλώνεται μόνο του, πιάνει τον άνεμο και το φέρινγκ, λειτουργώντας ως ακροφύσιο, αυξάνει την ισχύ της εγκατάστασης.

Ανάλογα με την απαιτούμενη ισχύ και σκοπό, ο σχεδιασμός μπορεί να έχει πολλές τροποποιήσεις. Για παράδειγμα, στην κατασκευή ενός στροβίλου, διάφορα υλικά. Οι γεωμετρικές διαστάσεις, ο τρόπος τοποθέτησης (σε στήριγμα, δοκός κ.λπ.) μπορεί να διαφέρουν. Είναι δυνατός ο πρόσθετος εξοπλισμός με μονάδες ηλιακών μπαταριών.

Πρωτότυπο ανεμογεννήτρια τύπου τουρμπίνας για επιχειρήσεις

Οι μονάδες ανεμογεννητριών παράγονται για οικιακούς και βιομηχανικούς σκοπούς.

Η αρχή λειτουργίας της εγκατάστασης

Για την κανονική λειτουργία μιας ανεμογεννήτριας τύπου τουρμπίνας απαιτείται άνεμος που πνέει με ταχύτητα 2 m/s έως 60 m/s. Η αρχή λειτουργίας της εγκατάστασης είναι η εξής. Η μονάδα καταγράφει ανεξάρτητα την κατεύθυνση του ανέμου, στρέφεται προς τη σωστή κατεύθυνση. Η ροή του αέρα χτυπά τις λεπίδες, τις περιστρέφει. Οι μάζες αέρα προσδίδουν κινητική ενέργεια στα πτερύγια, όπου μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια που περιστρέφει τον ρότορα.

Ρωσικής σχεδίασης ανεμογεννήτρια δοκιμάζεται

Η περιστροφή του ρότορα παράγει ένα τριφασικό ρεύμα που παρέχεται στη γεννήτρια. Από εκεί το ρεύμα πηγαίνει στον ελεγκτή, όπου διορθώνεται, μετά περνάει μέσα από τις μπαταρίες, τις φορτίζει και μετά πηγαίνει στον μετατροπέα. Ο μετατροπέας απελευθερώνει μονοφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα, η συχνότητα ταλάντωσής του είναι 50 Hertz για δίκτυα με τάση 220 V ή τριφασικό ρεύμα με τάση 380 V, απαιτείται βιομηχανικές επιχειρήσεις, καθώς και για την τροφοδοσία του φορτίου.

Πλεονεκτήματα μιας ανεμογεννήτριας

Ο σχεδιασμός της ανεμογεννήτριας έχει σημαντικά οφέληπάνω από ανεμόμυλους άλλων σχεδίων.

1. Υψηλή ευαισθησία στον αέρα. Η ελάχιστη ταχύτητα ανέμου για να τεθούν σε κίνηση τα πτερύγια είναι από 2 m/s. Οι ανεμόμυλοι διαφορετικού τύπου χρειάζονται ταχύτητα ανέμου 4 m / s.
2. Η γεννήτρια είναι ικανή να λειτουργεί με ταχύτητες ανέμου τυφώνα (έως 60 m/s). Οι περισσότεροι άλλοι ανεμόμυλοι λειτουργούν έως και 25-30 m/s.
3. Η απόδοση μιας γεννήτριας ανεμογεννήτριας είναι σχεδόν διπλάσια από την απόδοση ενός ανεμόμυλου με απροστάτευτα πτερύγια. Λόγω του σχεδιασμού του ακροφυσίου του φέρινγκ, ο ανεμόμυλος της τουρμπίνας είναι πολύ πιο ισχυρός από μονάδες άλλων σχεδίων.
4. Η μονάδα τουρμπίνας είναι ασφαλής για πουλιά και νυχτερίδες. Οι ανεμόμυλοι με ανοιχτές λεπίδες συχνά προκαλούν το θάνατο ιπτάμενων ζώων που δεν είναι σε θέση να καθορίσουν τα όρια της επικίνδυνης ζώνης. Ανεμογεννήτρια σχεδίασης τουρμπίνας οι νυχτερίδεςκαι τα πουλιά αναγνωρίζονται ως ένα μόνο εμπόδιο και το περνούν με επιτυχία.
5. Οι ανεμόμυλοι των περισσότερων σχεδίων παράγουν πολύ θόρυβο, σε συγκεκριμένες ταχύτητες ανέμου παράγουν υπέρηχο, επομένως δεν μπορούν να τοποθετηθούν κοντά σε κτίρια κατοικιών, αγροκτήματα, δασοκομία. Οι εγκαταστάσεις στροβίλων δεν παράγουν υπέρηχους, οι οποίοι είναι επιζήμιοι για ανθρώπους και ζώα. Μπορούν να εγκατασταθούν δίπλα σε κτίριο κατοικιών. Οι ανεμόμυλοι με τουρμπίνα δεν προκαλούν τεχνητή μετανάστευση ζώων.
6. Λιγότερο, σε σύγκριση με τη λεπίδα, το κόστος παραγωγής. Η κατασκευή ελεύθερων λεπίδων είναι μια πολύπλοκη, δαπανηρή διαδικασία. Η απουσία τους μειώνει σημαντικά το κόστος και απλοποιεί την παραγωγή της εγκατάστασης.
7. Ευκολία και ταχύτητα εγκατάστασης. Τα εξαρτήματα της στροβιλογεννήτριας κατασκευάζονται στο εργοστάσιο. Η συναρμολόγηση των κύριων μπλοκ πραγματοποιείται επίσης εκεί. Η εγκατάσταση περιλαμβάνει μόνο τη διάταξη, τη σύνδεση μπλοκ, τη στερέωσή του στο στήριγμα. Η εγκατάσταση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τυπικούς ανελκυστήρες.
8. Ευκολία συντήρησης. Η συντήρηση σέρβις ανεμόμυλων τουρμπίνας είναι πολύ απλούστερη και φθηνότερη από τους ανεμόμυλους με πτερύγια. Με σωστή λειτουργία της εγκατάστασης, περιοδικό αρμόδιο σέρβις, η διάρκεια ζωής φτάνει τα 50 χρόνια.
9. Ένα εργοστάσιο αιολικής ενέργειας τύπου τουρμπίνας, σε αντίθεση με τους κλασικούς ανεμόμυλους, δεν παρεμβαίνει στους πιλότους και τους ελεγκτές εναέριας κυκλοφορίας, δεν εντοπίζεται από τα ραντάρ αεράμυνας και δεν αποτελεί απειλή για την εθνική ασφάλεια.

Περιοχή εφαρμογής

Η γεννήτρια ανεμογεννήτριας φτάνει τη μέγιστη απόδοσή της κοντά σε φυσικά υδάτινα σώματα λόγω της κίνησης του αέρα σχεδόν όλο το χρόνο και της υψηλής ευαισθησίας στον άνεμο. Και επίσης εγκαθίσταται σε πόλεις, κωμοπόλεις. Ο σχεδιασμός της εγκατάστασης σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε τη γεννήτρια για αυτόνομο ή συνδυασμένο φωτισμό ιδιωτικών κατοικιών και εξοχικών σπιτιών.

Μια ανεμογεννήτρια είναι χρήσιμη σε οικισμούς που βρίσκονται μακριά από πόλεις, περιφερειακά κέντρα, όπου συμβαίνουν συχνά διακοπές ρεύματος. Η εγκατάσταση ανεμογεννητριών μπορεί να χρησιμοποιηθεί κοντά σε αεροδρόμια, στρατιωτικές περιοχές. Παραμένοντας αόρατο στα ραντάρ, δεν αποτελεί κίνδυνο για τους πιλότους και τα συστήματα εθνικής ασφάλειας.

Οι ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούνται ως πηγή ηλεκτρικής ενέργειας εδώ και δεκαετίες. Πρώτα παρόμοια σχέδιαο άνθρωπος άρχισε να εκμεταλλεύεται όταν αξιοποίησε τη δύναμη της φύσης και άρχισε να χτίζει μύλους. Σήμερα, οι ανεμογεννήτριες τρίτης γενιάς χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, οι ίδιες οι δομές έχουν πρόσφατα αποκτήσει όλο και πιο ασυνήθιστες μορφές.

Μια σύγχρονη ανεμογεννήτρια αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:

1. Ανεμόμετρο. Είναι υπεύθυνο για τη μέτρηση της ταχύτητας του ανέμου και μεταδίδει τις σχετικές πληροφορίες στον ελεγκτή της ανεμογεννήτριας.
2. Λεπίδες. Ο άνεμος, πέφτοντας πάνω σε αυτά τα στοιχεία, τα κάνει να περιστρέφονται. Ως αποτέλεσμα, κινείται ένας στρόβιλος, ο οποίος παράγει ηλεκτρική ενέργεια.
3. Φρένο. Συμπληρώνεται από μηχανικούς, υδραυλικούς και άλλους μηχανισμούς κίνησης. Το σύστημα πέδησης σε μια ανεμογεννήτρια είναι απαραίτητο για να σταματήσει ο ρότορας σε περίπτωση κρίσιμων καταστάσεων.
4. Ελεγκτής. Υπεύθυνος για τη διαχείριση ολόκληρης της εγκατάστασης. Εκκινεί αυτόματα τις ανεμογεννήτριες και τις σταματά να λειτουργούν.
5. γεννήτρια επαγωγής. Η συσκευή παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Συμπληρώνεται από άξονα υψηλής ταχύτητας.
6. Λέμβος. Βρίσκεται στην κορυφή της ανεμογεννήτριας. Το σώμα της γόνδολας κρύβει τα περισσότερα από τα δομικά στοιχεία της εγκατάστασης, συμπεριλαμβανομένου του φρένου και του ελεγκτή.

Ανάλογα με το είδος της κατασκευής, η ανεμογεννήτρια μπορεί να συμπληρωθεί με άλλα στοιχεία. Συγκεκριμένα, οι σύγχρονες εγκαταστάσεις είναι εξοπλισμένες με φέρινγκ που αιχμαλωτίζει τον άνεμο και ενισχύει τη ισχύ του τελευταίου.

Πλεονεκτήματα των στροβίλων

Η ανεμογεννήτρια του σύγχρονου τύπου έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τους προκατόχους της:

1. Δυνατότητα λειτουργίας σε υψηλές ταχύτητες ανέμου. Οι στρόβιλοι σύγχρονου τύπου λειτουργούν όταν οι ροές ανέμου υπερβαίνουν τους κρίσιμους δείκτες (25–60 m/s).
2. Δεν δημιουργεί υπερηχητικά κύματα. Οι ανεμογεννήτριες προηγούμενων γενεών είχαν αυτό το μειονέκτημα.
3. Εύκολη εγκατάσταση. Η βάση του σχεδίου δημιουργείται κατά την παραγωγή. Ξεχωριστά στοιχεία εγκαθίστανται επί τόπου και η γόνδολα τοποθετείται στον ιστό.
4. Εφαρμογή καινοτόμων υλικών. Όχι μόνο αυξάνουν τη διάρκεια ζωής της εγκατάστασης, αλλά παρέχουν και ευκολία εγκατάστασης.

Οι ανεμογεννήτριες είναι τοποθετημένες κυρίως κατά μήκος της ακτής της θάλασσας και των ωκεανών ή απευθείας στο νερό. Αυτή η προσέγγιση καθιστά δυνατή την επίτευξη σχεδόν όλο το χρόνο λειτουργίας του στροβίλου.

Σύγχρονες εξελίξεις

Μεταξύ των μειονεκτημάτων που έχουν οι εγκαταστάσεις λεπίδων είναι τα ακόλουθα:

• παραβιάζουν τη φυσική θερμική ισορροπία.
• σχετικά χαμηλή απόδοση, που δεν υπερβαίνει το 30%.
• καταλαμβάνουν μεγάλη έκταση.
• αποτελούν κίνδυνο για τα πουλιά.

Αυτές οι ελλείψεις αναγκάζουν τους προγραμματιστές σε όλο τον κόσμο να αναζητήσουν νέες τεχνολογικές λύσεις που καθιστούν δυνατή την απόκτηση αιολικής ενέργειας. Τα πρόσφατα επιτεύγματα περιλαμβάνουν:

1. Στρόβιλος στα ύψη.

Δομικά, μοιάζει με ένα μπαλόνι γεμάτο με ήλιο. Στο εσωτερικό, ένας στρόβιλος με τρία πτερύγια είναι εγκατεστημένος σε οριζόντιο άξονα. Ένα τέτοιο σύστημα λειτουργεί επί του παρόντος στην Αλάσκα. Η ανεμογεννήτρια βρίσκεται σε ύψος απρόσιτο για τις σύγχρονες ανεμογεννήτριες. Ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να λειτουργεί σχεδόν αυτόνομα (η συμμετοχή του προσωπικού μειώνεται στο ελάχιστο).

2. Κάθετες τουρμπίνες.

Οι λεπίδες τους επαναλαμβάνουν τη διάταξη των πτερυγίων των ψαριών. Λόγω αυτού του σχεδιασμού, οι τουρμπίνες είναι σε θέση να παράγουν επαρκή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας ενώ βρίσκονται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους. Το μήκος των κάθετων εγκαταστάσεων είναι 9 μ. Για αποτελεσματική εργασίατο σύστημα απαιτεί την εγκατάσταση τουλάχιστον δύο στροβίλων σε κοντινή απόσταση. Σύμφωνα με προκαταρκτικές μελέτες, ο νέος τύπος εγκατάστασης παράγει 10 φορές περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια σε σύγκριση με τα αντίστοιχα με λεπίδες, καταλαμβάνοντας ίση επιφάνεια.

3. Ανθρακούχα «μίσχοι».

Εφαρμόστηκε στα ΗΑΕ νέο έργογια την παραγωγή καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας. Περιλαμβάνει την εγκατάσταση 1203 «στελών» άνθρακα σε βάση 20 μέτρων. Το ύψος αυτής της κατασκευής είναι 55 μ. Κάθε μεμονωμένο στοιχείο του συστήματος βρίσκεται σε απόσταση 10 μέτρων το ένα από το άλλο.

Το πάχος ενός μόνο στελέχους στη βάση είναι 30 μ. Στο εσωτερικό τους υπάρχουν στρώματα που αποτελούνται από εναλλασσόμενα ηλεκτρόδια και ένα πιεζοηλεκτρικό υλικό. Υπό πίεση, το τελευταίο παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Η ενέργεια προκύπτει τη στιγμή που τα στελέχη ταλαντεύονται στον άνεμο. Αυτό το σύστημα παράγει την ίδια ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας με άλλες ανεμογεννήτριες που καταλαμβάνουν την ίδια περιοχή.

Κάτι ανάλογο δημιούργησαν Τυνήσιοι επιστήμονες. Το σύστημά τους διαφέρει από τα στελέχη άνθρακα που χρησιμοποιούνται στα ΗΑΕ στο ότι έχει μια αθόρυβη γεννήτρια στην κορυφή, που μοιάζει με δορυφορικό πιάτο.

Στην Ολλανδία, προτάθηκε η εγκατάσταση μιας μικρής κατασκευής σε κάθε σπίτι, ικανή να παράγει ηλεκτρική ενέργεια υπό την επίδραση της αιολικής ενέργειας. Αυτή η ανεμογεννήτρια έχει μια τουρμπίνα που επαναλαμβάνει το σχήμα ενός κελύφους σαλιγκαριού. Αυτή, συλλαμβάνοντας τη ροή του ανέμου, γυρίζει και αλλάζει την κατεύθυνση της κίνησής του. Η απόδοση μιας τέτοιας ανεμογεννήτριας αγγίζει το 80% της θεωρητικής απόδοσης που μπορούν ενδεχομένως να επιδείξουν τέτοιες εγκαταστάσεις.

Τα τελευταία χρόνια, υπήρξαν εξελίξεις σχεδιασμένες για εγκατάσταση σε ιστιοφόρα πλοία. Γενικά, ο αριθμός των συστημάτων που μπορούν να αντικαταστήσουν τις ανεμογεννήτριες με πτερύγια αυξάνεται συνεχώς. Ίσως στο μέλλον να μπορέσουν να λύσουν όλα τα προβλήματα που αντιμετωπίζει η αιολική ενέργεια.

Εφηύρε μια αστική ανεμογεννήτρια κλειστού τύπου που θα είναι ασφαλής τόσο για ανθρώπους όσο και για ζώα.

Όπως γνωρίζετε, οι σύγχρονοι ανεμόμυλοι με «προπέλα» δεν είναι ασφαλείς, τόσο για τους ανθρώπους όσο και για τα πουλιά και τις νυχτερίδες, εκτός από τέτοιους. Για να μην επαναληφθούν τα λάθη των παγκόσμιων κατασκευαστών, Ρώσοι επιστήμονες ανέπτυξαν έναν ανεμόμυλο κλειστού τύπου που μοιάζει με το σχήμα μιας τουρμπίνας αεροσκαφών.


Ο σχεδιασμός αποτελείται από 32 λεπίδες αντί για 2 ή 3 λεπίδες, γεγονός που αυξάνει σημαντικά την απόδοση του ανεμόμυλου και μειώνει το κόστος του. Επιπλέον, το περίβλημα στο οποίο περικλείονται οι λεπίδες εξασφαλίζει ασφάλεια για άλλους σε περίπτωση καταστροφής της λεπίδας. Και η υψηλή ταχύτητα περιστροφής, επιτρέπει την αποφυγή υπερηχητικών διακυμάνσεων, επιβλαβών για την υγεία.


Μια τέτοια ανεμογεννήτρια έχει ρεκόρ χαμηλό κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Μπορεί να εγκατασταθεί σε κατοικημένη περιοχή, π.χ. στις στέγες αστικών κτιρίων. Πληροί σχεδόν όλες τις απαραίτητες απαιτήσεις: ευκολία, φθηνό κόστος εγκατάστασης και χαμηλή ηλεκτρική ενέργεια.

Όπως διαβεβαιώνουν οι προγραμματιστές, η ανεμογεννήτριά τους είναι κατάλληλη για οποιεσδήποτε κλιματικές συνθήκες και αρχίζει να λειτουργεί με ριπές ανέμου από 1,8 m/s και λειτουργεί ομαλά έως και 25 m/s.

«Αυτό είναι το μόνο μοντέλο γεννήτριας που μπορεί να εγκατασταθεί όπου ένα άτομο ζει ή εργάζεται. Είναι μοναδικό στα χαρακτηριστικά ασφαλείας του και, ταυτόχρονα, παραγωγικό», λέει ο Vladimir Kanin, ένας από τους κατασκευαστές ενός νέου τύπου ανεμογεννήτριας.

Εγκαταστάτες κυψελοειδούς εξοπλισμού, σετ για κινητά γεωτρύπανα και γεωλογικά μέρη, καθώς και διοικήσεις των βόρειων περιοχών με έλλειψη ενέργειας της Ρωσίας, ενδιαφέρθηκαν για το μοναδικό σχέδιο των Petersburgers.

Παρόμοια έργα υπάρχουν στις ΗΠΑ, την Ιαπωνία, την Κίνα και τη Γερμανία. Όμως, όπως διαβεβαιώνει η Optiflame Solutions, προφανώς, είναι οι μόνοι που κατασκευάζουν σκόπιμα «αστικούς» ανεμόμυλους που είναι ασφαλείς για το οικιστικό περιβάλλον. Τον Δεκέμβριο του 2010, έγιναν ένας από τους πρώτους συμμετέχοντες στο Κέντρο Καινοτομίας Skolkovo. Φέτος, η ομάδα της Optiflame Solutions μπήκε στους δέκα πρώτους φιναλίστ του μεγαλύτερου διαγωνισμού startup GenerationS της χώρας στην πίστα CleanTech (καθαρές τεχνολογίες).

Σύμφωνα με τον Kanin, υπάρχουν τώρα περίπου 300 διαφορετικά έργα ανεμογεννητριών στον κόσμο, αλλά στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν περισσότερα από 10 πρωτότυπα που μπορείτε να αγγίξετε. Όλα τα άλλα είναι απλά σκίτσα.

Σε αυτό το φόντο, η εσωτερική τους ανεμογεννήτρια φαίνεται πολλά υποσχόμενη. Και δεν μπορούμε παρά να ευχηθούμε καλή τύχη στους Ρώσους προγραμματιστές.

Μετά από δεκαοκτώ μήνες προετοιμασίας, το έργο 1,3 εκατομμυρίων δολαρίων, που ονομάζεται Altaeros Buoyant Airborne Turbine (BAT), θα λειτουργεί σε υψόμετρο 1.000 ποδιών (304,8 m) πάνω από το έδαφος.

Το έργο, που χρηματοδοτείται εν μέρει από το Ταμείο Αναδυόμενης Ενεργειακής Τεχνολογίας της Αλάσκας Ενεργειακής Αρχής, θα είναι η πρώτη μακροπρόθεσμη επίδειξη αυτού του τύπου αεροστρόβιλου. Αυτή τη στιγμή βρίσκεται νότια του Fairbanks στην κεντρική Αλάσκα.

Στα 1000 πόδια, πιλοτικό πρόγραμμαβιομηχανικής κλίμακας θα είναι πάνω από 275 πόδια υψηλότερη από τον τρέχοντα κάτοχο του ρεκόρ για την ψηλότερη τοποθέτηση ανεμογεννητριών, την Vestas V164-8,0-MW. Η Vestas εγκατέστησε πρόσφατα το πρώτο της πρωτότυπο στο Εθνικό Κέντρο Δοκιμών της Δανίας για Μεγάλες Ανεμογεννήτριες στο Østerild, το οποίο έχει ύψος άξονα ανεμογεννήτριας 460 πόδια (140 μέτρα) και πτερύγια που εκτείνονται σε 720 πόδια (220 μέτρα).

Η ισχύς της τουρμπίνας Altaeros είναι 30 kW, δημιουργεί αρκετή για να τροφοδοτήσει 12 σπίτια. Όμως, σύμφωνα με την εταιρεία, αυτό είναι μόνο η αρχή. Μπορεί επίσης να μεταφέρει εξοπλισμό επικοινωνιών, όπως κυψελωτά ραδιόφωνα, όργανα καιρού ή άλλο ευαίσθητο εξοπλισμό. Η εταιρεία διαβεβαιώνει ότι ο πρόσθετος εξοπλισμός δεν επηρεάζει την απόδοση της τουρμπίνας.

Η Altaeros σχεδίασε τον στρόβιλο της για να παρέχει βιώσιμη, χαμηλού κόστους ισχύ σε μια αγορά 17 δισεκατομμυρίων δολαρίων απομακρυσμένων τοποθεσιών και τοπικών μικροδικτύων εκτός δικτύου, τα οποία πλέον εξαρτώνται πλήρως από γεννήτριες ντίζελ υψηλής τιμής. Οι πελάτες-στόχοι περιλαμβάνουν επίσης νησιωτικές και απομακρυσμένες κοινότητες, πετρέλαιο και φυσικό αέριο, εταιρείες εξόρυξης και εξόρυξης, εταιρείες τηλεπικοινωνιών, οργανώσεις διάσωσης και στρατιωτικές βάσεις.

Για να ανέβει σε μεγάλα υψόμετρα με ισχυρούς και σταθερούς ανέμους που δεν είναι εφικτός από τουρμπίνες στην ξηρά και στη θάλασσα, το BAT χρησιμοποιεί ένα μη εύφλεκτο φουσκωτό κέλυφος γεμάτο ήλιο. Τα σχοινιά υψηλής αντοχής παρέχουν σταθερότητα στον στρόβιλο και είναι αγωγοί για την παραγόμενη ενέργεια. Η τεχνολογία ανύψωσης είναι προσαρμοσμένη στη συγκεκριμένη εφαρμογή και είναι παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται στα αερόστατα θερμού αέρα, τα βιομηχανικά συγγενικά αερόπλοια που μεταφέρουν βαρύ εξοπλισμό επικοινωνιών για δεκαετίες. Είναι ικανά να αντέχουν τυφώνες και είναι εξοπλισμένα με τεχνολογία που εξασφαλίζει ομαλή προσγείωση στα περισσότερα έκτακτα και έκτακτα περιστατικά.

Το 2013, η Altaeros δοκίμασε με επιτυχία ένα πρωτότυπο BAT σε ανέμους 72 km/h σε υψόμετρο 150 μέτρων στο χώρο δοκιμών της στο Maine. Επειδή όμως η τεχνολογία είναι παρόμοια με τα μπαλόνια, η τουρμπίνα μπορεί να αντέξει ισχυρότερους ανέμους. Τεχνολογικά, η ανεμογεννήτρια μπορεί να τεθεί σε λειτουργία εντός 24 ωρών, αφού δεν απαιτεί γερανούς και έκχυση του θεμελίου. Ο επίγειος σταθμός ηλεκτροπαραγωγής ελέγχει τα βαρούλκα που συγκρατούν τον στρόβιλο και μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια πριν την στείλει στο τοπικό δίκτυο.

Φαίνεται ότι ένας νέος γύρος ανάπτυξης της αιολικής ενέργειας είναι ήδη πολύ κοντά και σύντομα θα μπορούμε να παρατηρήσουμε τα «κοπάδια» των αιωρούμενων γιγάντων που μας παρέχουν άνεση στο σπίτι, επικοινωνία, παραγωγή και ό,τι είναι αδύνατο χωρίς ρεύμα.

ιστότοπος που βασίζεται σε υλικά altaerosenergies.com

Ενώ υπάρχουν πολλοί πιο προηγμένοι τρόποι παραγωγής ενέργειας σήμερα, οι ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούνταν σχεδόν παντού στο παρελθόν. Φυσικά χρησιμοποιούνται και σήμερα, αλλά ο αριθμός έχει μειωθεί σημαντικά. Για να κατανοήσουμε πώς λειτουργούν, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ότι ο άνεμος είναι μια μορφή ηλιακής ενέργειας.

γενική περιγραφή

Οι ανεμογεννήτριες λειτουργούν χρησιμοποιώντας ρεύματα ανέμου. Γιατί όμως ο άνεμος είναι ικανός να παράγει ηλεκτρική ενέργεια; Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει λόγω του γεγονότος ότι η ατμόσφαιρα της γης θερμαίνεται άνισα, η δομή της επιφάνειας του πλανήτη είναι ακανόνιστη και επίσης επειδή περιστρέφεται. Οι ανεμογεννήτριες, ή οι ανεμογεννήτριες, είναι ικανές να μετατρέπουν την κινητική μηχανική ενέργεια, η οποία μπορεί αργότερα να χρησιμοποιηθεί για κάποιες άλλες εργασίες.

Πώς ακριβώς αυτές οι συσκευές παράγουν ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας συμβατικό άνεμο; Στην πραγματικότητα, όλα είναι πολύ απλά. Η αρχή λειτουργίας μιας τέτοιας τουρμπίνας είναι ακριβώς αντίθετη από τη λειτουργία ενός ανεμιστήρα. Υπό την επίδραση της δύναμης του ανέμου, τα πτερύγια της ανεμογεννήτριας περιστρέφονται, τα οποία με τη σειρά τους προκαλούν την περιστροφή του άξονα που συνδέεται με τη γεννήτρια, η οποία παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

Τύποι στροβίλων

Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι στροβίλων. Οι μηχανικοί διακρίνουν δύο κύριες κατηγορίες που χρησιμοποιούνται σήμερα. Η πρώτη κατηγορία είναι οριζόντια-αξονική και η δεύτερη κατηγορία κάθετη-αξονική. Ο πρώτος τύπος ανεμογεννήτριας έχει τον πιο συνηθισμένο σχεδιασμό, ο οποίος περιλαμβάνει δύο ή τρία πτερύγια. Οι μονάδες με τρεις λεπίδες λειτουργούν με την αρχή "ενάντια στον άνεμο". Τα ίδια τα στοιχεία είναι εγκατεστημένα έτσι ώστε να βλέπουν τον άνεμο.

Μία από τις μεγαλύτερες τουρμπίνες στον κόσμο είναι η GE Wind Energy. Η ισχύς αυτής της συσκευής είναι 3,6 μεγαβάτ. Αξίζει να σημειωθεί εδώ ότι όσο μεγαλύτερη είναι η τουρμπίνα, τόσο πιο αποδοτική είναι. Επιπλέον, η αναλογία οφέλους προς τιμή βελτιώνεται επίσης με την αύξηση του μεγέθους της μονάδας.

Γενική απόδοση τουρμπινών

Η πρώτη ένδειξη με την οποία επιλέγεται η συσκευή είναι η τροφοδοσία. Αν πάρουμε τουρμπίνες «υπηρεσίας», τότε η ισχύς τους μπορεί να ξεκινά από τα 100 kW και να φτάσει αρκετά MW. Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι τόσο οι κάθετες όσο και οι οριζόντιες ανεμογεννήτριες μπορούν να ομαδοποιηθούν μαζί. Τέτοιες ομάδες αναφέρονται συνήθως ως αιολικά πάρκα. Σκοπός τέτοιων χώρων είναι η χονδρική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στο επιθυμητό αντικείμενο.

Αν μιλάμε για μικρούς απλούς στρόβιλους, των οποίων η ισχύς είναι μικρότερη από 100 kW, τότε χρησιμοποιούνται συχνότερα για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε ιδιωτικές κατοικίες, κεραίες τηλεπικοινωνιών ή για την παροχή ενέργειας σε αντλίες μεταφοράς νερού. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι μικροί στρόβιλοι μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με συσσωρευτές ή ηλιακούς συλλέκτες. Ένα τέτοιο σύστημα ονομάζεται υβριδικό σύστημα. Χρησιμοποιούνται σε μέρη όπου δεν υπάρχει άλλος τρόπος σύνδεσης στο ηλεκτρικό δίκτυο.

Πλεονεκτήματα κάθετων στροβίλων

Επί του παρόντος, ο κατακόρυφος τύπος συσκευών χρησιμοποιείται πολύ πιο συχνά. Αυτό δικαιολογείται από το γεγονός ότι ο κατακόρυφος τύπος έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα έναντι των οριζόντιων.

Σε πύργους κατακόρυφου τύπου, το φορτίο θα ενεργεί πιο ομοιόμορφα, γεγονός που καθιστά δυνατή, ως απλούστερη δημιουργία μιας μεγαλύτερης κατασκευής ως προς τις διαστάσεις της. Επιπλέον, για την εγκατάσταση του ρότορα σε αυτόν τον τύπο τουρμπίνας, δεν χρειάζεται πρόσθετος εξοπλισμός. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα που αυξάνει την απόδοση της εργασίας είναι ότι τα πτερύγια των κάθετων στροβίλων μπορούν να γίνουν στριμμένα - με τη μορφή σπείρας. Αυτό είναι πολύ σημαντικό, αφού σε αυτή την περίπτωση η αιολική ενέργεια θα τους επηρεάσει τόσο στην είσοδο όσο και στην έξοδο, κάτι που φυσικά αυξάνει την απόδοση της εγκατάστασης.

Ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα των κατακόρυφων ανεμογεννητριών είναι ότι όταν τοποθετούνται, δεν έχει νόημα η προσαρμογή του άξονα στη ροή του ανέμου. Αυτός ο τύπος συσκευής θα λειτουργεί με ρεύμα ανέμου που φυσά από κάθε πλευρά.

Ανεμογεννήτρια Bolotov

Αυτή η ρύθμιση ξεχωρίζει από τις υπόλοιπες συσκευές. Για την κανονική λειτουργία του στροβίλου, δεν υπάρχει ανάγκη προσαρμογής του διαφορετικό είδοςκαιρικές συνθήκες. Το στοιχείο αιολικής ενέργειας αυτού του σχεδίου είναι σε θέση να αντιλαμβάνεται τον άνεμο από οποιαδήποτε πλευρά, χωρίς καμία λειτουργία συντονισμού. Επιπλέον, αυτός ο τύπος σταθμού δεν απαιτεί να στρίβει ο πύργος όταν αλλάζει η κατεύθυνση του ανέμου. Ένα άλλο πλεονέκτημα των κάθετων ανεμογεννητριών (VAWT - αιολική μονάδα παραγωγής ενέργειας με κάθετο άξονα γεννήτριας) είναι ότι έχουν ειδικό σχεδιασμό που σας επιτρέπει να εργάζεστε με ροές ανέμου οποιασδήποτε ισχύος. Η λειτουργία ακόμη και κατά τη διάρκεια καταιγίδων είναι δυνατή. Μπορείτε να επιλέξετε τον αριθμό των μονάδων εγκατάστασης. Η ισχύς εξόδου του στροβίλου θα εξαρτηθεί από τον αριθμό τους. Δηλαδή, αλλάζοντας τον αριθμό των μονάδων, μπορείτε να αλλάξετε την ισχύ της μονάδας, κάτι που είναι πολύ βολικό. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι το στοιχείο της δύναμης ανέμου συναρμολογείται με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να μετατραπεί από υψηλής απόδοσηςκινητική ενέργεια σε μηχανική.

Διαστάσεις της ανεμογεννήτριας Biryukov και Blinov

Αυτή η συσκευή έχει έναν διώροφο ρότορα με διάμετρο 0,75 μ. Το ύψος αυτού του στοιχείου είναι 2 μ. Υπό τη δράση φρέσκου ανέμου, ένας τέτοιος ρότορας μπόρεσε να περιστρέψει πλήρως τον ρότορα ενός ασύγχρονου άξονα με ισχύ μέχρι έως 1,2 kW. Η τουρμπίνα μπορούσε να αντέξει τη δύναμη του ανέμου χωρίς θραύση έως και 30 m/s.

Αξίζει να μιλήσουμε γιατί η ανεμογεννήτρια θεωρείται το επίτευγμα δύο επιστημόνων. Το θέμα είναι ότι στη δεκαετία του '60. στην ΕΣΣΔ, ο επιστήμονας Biryukov κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ένα καρουζέλ με KIEV 46%. Ωστόσο, λίγο αργότερα, ο μηχανικός Blinov μπόρεσε να χρησιμοποιήσει το ίδιο σχέδιο, αλλά με δείκτη 58% ΚΙΕΒΟ.

Στροβίλοι υπερβολοειδούς τύπου

Οι υπερβολοειδείς ανεμογεννήτριες βασίστηκαν στις ιδέες ενός τέτοιου μηχανικού όπως ο Shukhov Vladimir Grigoryevich.

Τα χαρακτηριστικά αυτού του τύπου τουρμπίνας περιλαμβάνουν το γεγονός ότι έχει μεγαλύτερη επιφάνεια εργασίας της ροής του ανέμου. Αν συγκρίνουμε αυτόν τον δείκτη με άλλες κατηγορίες συσκευών, τότε ο υπερβολοειδής τύπος εμφανίζει αποτελέσματα κατά 7-8% καλύτερα, αν μετρήσουμε από την περιοχή σάρωσης. Αυτός ο δείκτης ισχύει για εκείνους τους τύπους στους οποίους η περιοχή εργασίας της ροής του ανέμου είναι ανεμοδείκτη. Εάν συγκρίνουμε αυτόν τον τύπο, για παράδειγμα, με τους στρόβιλους Darrieus και Savonius, τότε η διαφορά θα είναι 40-45%.

Οι ειδικές ιδιότητες αυτής της κατηγορίας μονάδων περιλαμβάνουν επίσης το γεγονός ότι είναι σε θέση να λειτουργούν με ανοδικές ροές αέρα. Είναι πολύ παραγωγικό εάν εγκαταστήσετε τη γεννήτρια κοντά σε λίμνη, βάλτο, πλαγιά κ.λπ.

Τα πλεονεκτήματα τέτοιων στροβίλων περιλαμβάνουν το γεγονός ότι η γραμμή επαφής του ενεργού στρώματος αέρα, που ξεπλένει το υπερβολοειδές, θα είναι 1,6 φορές μεγαλύτερη από αυτή ενός παρόμοιου κυλίνδρου που περιστρέφεται ως περιστροφική ανεμογεννήτρια. Φυσικά, εξ ου και το συμπέρασμα ότι η απόδοση θα είναι μεγαλύτερη κατά το ίδιο ποσό.

Ελαττώματα

Παρά τα πολλά πλεονεκτήματα και χαρακτηριστικά αυτών των στροβίλων, έχουν επίσης μια σειρά από ορισμένα μειονεκτήματα.

Οι αρνητικοί παράγοντες περιλαμβάνουν το γεγονός ότι όταν τα πτερύγια της γεννήτριας περιστρέφονται ενάντια στα ρεύματα ανέμου, αυτός ο τύπος γεννήτριας θα έχει σημαντικές απώλειες, οι οποίες, με τη σειρά τους, θα οδηγήσουν σε μείωση της απόδοσης εργασίας κατά περίπου το ήμισυ. Η μείωση αυτού του δείκτη είναι πολύ αισθητή αν συγκρίνουμε κάθετες τουρμπίνες με οριζόντιους, που δεν έχουν τέτοιες απώλειες.

Ένα άλλο μειονέκτημα είναι ότι κάθετη ανεμογεννήτριαπρέπει να είναι πολύ μακρύ. Εάν το τοποθετήσετε κοντά στο έδαφος, όπου η ταχύτητα του ανέμου είναι πολύ χαμηλότερη από ό,τι σε μεγάλο υψόμετρο, τότε μπορεί να υπάρχουν προβλήματα στην εκκίνηση του ρότορα, ο οποίος χρειάζεται ώθηση για να αρχίσει να λειτουργεί. Από μόνο του, δεν ξεκινά καθόλου. Μπορείτε, φυσικά, να εγκαταστήσετε ειδικούς πύργους για να σηκώσετε τις λεπίδες ψηλότερα Κάτω μέροςο ρότορας θα είναι ακόμα πολύ χαμηλός.

Άλλα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν το γεγονός ότι το χειμώνα θα σχηματιστούν παγάκια στα πτερύγια των ανεμογεννητριών. Αξίζει επίσης να σημειωθεί η μεγάλη ποσότητα θορύβου που εκπέμπουν οι τουρμπίνες κατά τη λειτουργία. Ορισμένες από τις εγκαταστάσεις είναι ακόμη και ικανές να παράγουν επιβλαβείς υπέρηχους κατά τη λειτουργία τους. Προκαλεί κραδασμούς, που μπορεί να προκαλέσει κροταλισμό γυαλιού, παραθύρων, πιάτων.

Διασκεδαστικό γεγονός: Οι ανεμογεννήτριες της RimWorld χρησιμοποιήθηκαν ως πηγή ενέργειας.