اليوم ، مع ارتفاع تعرفة الكهرباء وزيادة رغبة الناس في بناء منازل ريفية وداشا بعيدًا عن "الحضارة" ، يتجه العديد من مالكي العقارات الخاصة بشكل متزايد إلى مصادر الطاقة البديلة. الأرخص في الوقت الحالي هي طاقة الرياح. لاستخدامه ، تم تصميم أجهزة خاصة. علاوة على ذلك في المقالة ، سننظر في ماهية مولد الرياح.
المصطلحات
مولد كهرباء طاحونة الهواء هو جهاز يحول الطاقة الحركية لتدفق الهواء إلى طاقة ميكانيكية. تبدأ هذه القوة في دوران الجزء المتحرك. نتيجة لعملها ، تتحول الطاقة الميكانيكية لاحقًا إلى طاقة كهربائية.
الاستخدام الصناعي
يتم إنشاء هذه الأجهزة بواسطة شركات طاقة كبيرة خاصة أو عامة. عادة ما يتم دمجهم في ما يسمى الشبكات. والنتيجة هي مزارع الرياح. هذه الشبكات الصناعية مختلفةمن النووية أو الحرارية من خلال الغياب التام لكل من المواد الخام (الوقود) والنفايات. لكي يعمل مولد مزرعة الرياح دون عطل ، يجب أن يكون متوسط معدل تدفق الهواء السنوي مرتفعًا. يمكن أن تصل قوة الأنظمة الحديثة إلى 7.5 ميغاواط.
بعض الصعوبات التشغيلية
يتم تركيب مولد الرياح الصناعي في موقع مُعد خصيصًا في غضون سبعة أو عشرة أيام. ويمكن أن يستغرق الحصول على تصاريح بناء هيكل أكثر من عام في بعض الحالات. بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة لدراسات طويلة الأجل في الموقع حيث سيتم تركيب مولدات الرياح. على الأقل خلال العام ، يتم دراسة اتجاه وسرعة تدفق الهواء. كل هذه الأنشطة تزيد بشكل كبير من فترة تنفيذ المشاريع
خلفية تاريخية موجزة
تجدر الإشارة إلى أن الناس بدأوا في استخدام طاقة الرياح في العصور القديمة. مثال بسيط هو الشراع. تم بالفعل بناء طواحين الهواء قبل 200 عام من عصرنا ، وبعد اكتشاف الكهرباء ، بدأ الناس في محاولة استخدام قوة التيارات الهوائية للحصول عليها. حتى الخمسينيات من القرن الماضي ، كان هناك عمل مستمر على تصميم وتصميم معدات جديدة في الاتحاد السوفيتي. تم استخدام مولدات الرياح على نطاق واسع في البلاد.
نطاق التطبيق
يمكن استخدام مولد الرياح مباشرة للغرض المقصود منه ، أو يمكنه أداء وظائف تزيينية بحتة. يمكن تجهيز المروحة بسقاطة ووضعالجهاز في أي مكان مناسب. للأغراض الصناعية ، تم استخدام مولد الرياح في وقت سابق لطحن الحبوب. اليوم ، يتم استخدام معدات أخرى لهذه الأغراض ، كقاعدة عامة. غالبًا ما تستخدم مولدات الرياح للمنزل. تشهد مراجعات أصحاب العقارات في الضواحي على فعالية مثل هذا التصميم في عملية ضخ المياه. لذلك ، وفقًا لبعض المستخدمين ، فإن الوحدة قادرة على رفع حوالي 30-50 لترًا / ساعة من بئر أو بئر. هذه المولدات وثيقة الصلة بالعطاء. غالبًا ما تكون هياكل الرياح لا غنى عنها حيث توجد انقطاعات في إمداد التيار للشبكة. كما أنها تستخدم لبدء نظام التدفئة. ومع ذلك ، فإن مولد الرياح هو الأكثر استخدامًا لتوليد الكهرباء.
التصنيف
إذا أصبح من الضروري شراء مولد رياح لمنزل خاص ، فعليك معرفة المزيد عن أنواع هذه الوحدة ومبدأ التشغيل. يمكن أن يكون التصميم من النوع الدائري. في هذه الحالة ، يكون لها محور دوران عمودي. أيضا ، يمكن أن يكون التصميم مجنح. هذا يعني أن محور دوران الوحدة أفقي. بعد ذلك ، ضع في اعتبارك كل نوع على حدة.
تصميم دائري
مولد الرياح هذا له مزاياه بلا شك. يكتسب قوة الجر بسرعة في عملية زيادة قوة تدفق الهواء. بعد ذلك ، تكون سرعة الدوران تقريبًا في نفس المستوى. يراقب هذا التصميم اتجاه الريح بشكل مستقل. هذا يعني أنها لا تحتاج إلى المزيدتركيبات. مولد الرياح من النوع الدائري بطيء الحركة. هذا يسمح باستخدام مخططات بسيطة إلى حد ما. في الوقت نفسه ، تحد السرعة المنخفضة بشكل كبير من استخدام الهياكل. هذا يرجع إلى حقيقة أن هناك حاجة لاستخدام علب التروس الإضافية بشكل إضافي. المضاعفات لها كفاءة منخفضة إلى حد ما. بدون علبة تروس ، يكون تشغيل مولد الرياح أكثر صعوبة.
تصميم الجناح
ما هو هذا المولد (الرياح)؟ آراء العديد من المستخدمين تتحدث لصالح هذا التصميم. تتميز الوحدة من نوع الجناح بالعديد من المزايا مقارنة بتلك الموصوفة أعلاه. إلى المزايا التي لا شك فيها لمولد الرياح هذا ، ينسب المستخدمون سرعة دوران عالية إلى حد ما. بفضل هذا ، ليست هناك حاجة لاستخدام إضافي للمضاعف. يجب وضع ريش هيكل الريشة بشكل عمودي على تدفق الهواء ، أي رأسياً. لهذا ، يتم استخدام عامل استقرار. ميزة أخرى يقول المستخدمون أن مولد الرياح ذو الريشة يتميز بكفاءة تحويل الطاقة العالية لتدفق الهواء. في الوقت نفسه ، تتناسب سرعة الدوران في مثل هذه التصميمات عكسًا مع عدد الشفرات. في هذا الصدد ، كقاعدة عامة ، لا تحتوي الوحدات على أكثر من ثلاثة أجنحة. ترجع الشعبية الواسعة لمثل هذه التركيبات أيضًا إلى سهولة تصنيع الهياكل.
معايير اختيار الجهاز
بادئ ذي بدء ، من الضروري تحديد متوسط السرعة والاتجاه المفضل لتدفق الهواء في المكان الذي ستعمل فيه الوحدة. يجب أن تكون على دراية ببعض المعلمات. لذا ، فإن السرعة الأولية التي يبدأ بها دوران الشفرات هي 2 م / ث. تحقق الوحدة أقصى قدر من الكفاءة بتدفق 9-12 م / ث. تعتمد قوة المولد على قطر المروحة وسرعة الرياح.
ميزات التصميم
مما يتكون مولد الرياح المنزلية؟ يتضمن التصميم نفسه عجلة ذات شفرات. كما أن لديها علبة تروس. تم تصميم هذه الآلية لتحويل ونقل عزم الدوران. أيضا في التصميم هناك سارية. الجهاز نفسه مثبت عليه. كما أن الوحدة مزودة ببطارية وعاكس. بمساعدة هذا الأخير ، يتم تحويل التيار المباشر إلى تيار متناوب فعال.
الجهاز والشبكة
معظم الوحدات الموجودة اليوم تعمل بمصدر كهربائي مركزي أو محلي. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون مولد ديزل. يتم تفسير الحاجة إلى استخدام مصدر إضافي من خلال عدم استقرار تدفقات الهواء. في هذه الحالة ، تقوم الشبكة بمهمة تحقيق الاستقرار. هناك شروط معينة لاستخدام مثل هذه الهياكل. أحد العوامل الرئيسية هو أن طاقة الشبكة يجب أن تكون بالضرورة أعلى من طاقة مولد الرياح ، على الأقل 1.8 مرة.
مبدأ العمل
التيارات الهوائية القوية تقود ريش مولد الرياح. يبدأون في الغزل. يتم نقل الطاقة المستلمة إلى المضاعف من خلال الدوار. كيفقيل أعلاه أن الوحدات يمكن أن تعمل بشكل فردي وفي مجموعات. في بعض التصميمات ، يتم تثبيت المضاعفات لتحسين أداء الجهاز. يجب أن يقال أنه لا يمكن لأي شخص شراء مثل هذه الوحدة. في هذا الصدد ، يقوم بعض الناس ببناء مولدات الرياح لمنازلهم بأيديهم. كيفية القيام بذلك ، سننظر أكثر
نوع الوحدة
ما هي مولدات الرياح للمنزل؟ هناك نوعان من الأجهزة. الأول أفقي والثاني هو مولد الرياح العمودي. التصميم الأخير ، وفقًا للمستخدمين أنفسهم ، أسهل في التجميع والتثبيت - موازنة الجهاز سهلة للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي هذا النظام على معامل أعلى لعمل الرياح الفعال. كلما زادت قوة الجهاز المختار للتجميع ، زاد وزن وقطر العجلة. وهذا بدوره سيجعل الموازنة والتثبيت أكثر صعوبة.
المكونات
قبل إنشاء مولد للرياح ، يجب عليك تحضير جميع العناصر والتفاصيل الضرورية:
- 12 V بطارية: يمكنك استخدام جهاز السيارة ، لكن من الأفضل شراء جهاز بديل. ستكون هذه البطارية أكثر أمانًا ومتانة.
- المولد 12 V.
- الدوار 1.5-2 م
- برميل معدني أو دلو (كبير). يستحسن استخدام وعاء مصنوع من الألمنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ.
- ترحيل شحن البطارية.
- مرحل لشحن المصباح (السيارات ، على سبيل المثال).
- مفتاح شبه مختوم.
- صندوق تقاطع.
- الفولتميتر. يمكنك استخدام السيارة
- الصاري ، ارتفاعه من 2 إلى 10 أمتار. يمكنك أيضًا أن تصنعها بنفسك. سيتطلب هذا أنابيب PVC وأجزاء معدنية للقاعدة.
- 4 مسامير M6.
- أسلاك.
- أسلاك أو مشابك غير قابلة للصدأ. سيتم إرفاق هذه العناصر بالصاري.
ستحتاج أيضًا إلى الأدوات التالية:
- قواطع.
- تدريبات و تدريبات.
- مفك.
- مفاتيح.
تركيب الصاري
قبل التثبيت ، من الضروري ملء الأساس وفقًا لحجم القاعدة والمقطع العرضي للأنبوب. في هذه الحالة ، يجب مراعاة خصائص المناخ والتربة. يتم تركيب صاري مع توربينات الرياح بعد تصلب الهاون (بعد أسبوع على الأقل من السكب). يمكنك ببساطة حفر عمود في الأرض وإصلاح أسلاك الشد. ومع ذلك ، فإن هذا الخيار أقل موثوقية.
الدوار
يتم اختيار القطر وفقًا لمتوسط سرعة الرياح. يتم صنع الدوار وإعادة تشكيل البكرة (عجلة احتكاك خاصة مع حافة أو أخدود حول المحيط ، مصممة لنقل الحركة إلى حزام أو حبل محرك). في الواقع ، مع سرعة الرياح تصل إلى 6-7 م / ث ، فإن قوة عنصر 3 م ستكون أعلى.
أجنحة
البرميل مقسم إلى 4 أجزاء متساوية. لهذا ، يتم استخدام شريط قياس وعلامة. تقطع الشفرات بمقص للمعادن. ثم يتم تثبيت الأجنحة على البكرة والجزء السفلي. كمثبتاتتستخدم البراغي. يجب قياس الأماكن الخاصة بهم بدقة شديدة ، وإلا فسيتعين عليك في المستقبل ضبط الدوران. طي الشفرات برفق ، في حدود المعقول ، لمنع العواصف غير الضرورية في تدفق الهواء.
الجمعية
الأسلاك متصلة بالمولد ويتم تجميع الدائرة في صندوق التبديل. الوحدة متصلة بالصاري. الأسلاك مثبتة على العمود والمولد. بعد ذلك ، يتم توصيل الوحدة ، ثم البطارية بالدائرة. بمساعدة الأسلاك ، المقطع العرضي الذي يصل إلى 2.5 كيلو واط ، يتم توصيل الحمل. اعتمادًا على درجة انحناء الشفرات ، يتم ضبط سرعة الدوران. يجب أن تكون هذه الوحدة كافية لتوفير الطاقة لمنزل ريفي أو كوخ.
زيادة الإنتاجية
عند رفع الصاري حتى 20-25 مترًا ، ستزداد سرعة تدفق الهواء بنسبة 30٪. في نفس الوقت ، سيتم زيادة إنتاج الطاقة حتى 1.5 مرة. يستخدم هذا الخيار عند سرعة الرياح المنخفضة (حتى 4 م / ث). مع الصاري العالي ، سيتم القضاء على تأثير الأشجار والمباني. إليك كيفية صنع توربينات الرياح الخاصة بك.
تطوير الصناعة
اليوم يمكنك شراء مولد الرياح المنزلية بتكلفة معقولة. هذا يتحدث عن التطور المستمر والنشط لهذه الصناعة. من خلال شراء أو تجميع التثبيت بنفسك ، يمكنك ضمان استقلالية الطاقة في منزلك لفترة طويلة. كقاعدة عامة ، الوحدة ذات الطاقة المقدرة 1 كيلو واط كافية لمبنى صغير. في نفس الوقت ، سرعة الرياح في منطقة تشغيل الجهازيجب أن يكون 8 م / ث. إذا لم يكن هناك تدفق هواء مستقر في المنطقة ، أو كان ضعيفًا ، فيمكن تجهيز الجهاز بمولد ديزل أو خلايا ضوئية. في روسيا اليوم ، لوحظ فقط ظهور اتجاه لتركيب مولدات الرياح. لا يتم تمثيل سوى عدد قليل من الشركات المصنعة للوحدات منخفضة الطاقة للاحتياجات المحلية في السوق المحلية. تبدأ تكلفة توربينات الرياح مقابل 1 كيلوواط في مجموعة كاملة من 35-40 ألف روبل. هذه أسعار منذ عامين. لا داعي لاصدار شهادة لتثبيت الجهاز
عيوب ومزايا الاستغلال
على الرغم من النمو المستمر لتعريفات الطاقة ، فإن تكلفة الكهرباء نفسها ليست بأي حال من الأحوال قيمة مهمة في الجزء الأكبر من الصناعات مع التكاليف الأخرى. بالنسبة للمستهلك اليوم ، يعد استقرار وأمن العرض من العوامل الرئيسية. الأسباب الرئيسية التي أدت إلى ارتفاع تكلفة الطاقة للاستخدام الصناعي ، والتي تم الحصول عليها من مولدات الرياح ، هي:
- الحاجة إلى التشغيل المستقل لبعض الوقت. تستخدم البطاريات في هذه الحالات
- الحاجة الى جودة صناعية للطاقة الكهربائية. يتم استخدام العاكس لهذا.
- الحاجة إلى الجهوزية المستمرة. في مثل هذه الحالات ، بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام مولدات الديزل.
بالنسبة لاستخدام الأجهزة في الحياة اليومية ، يجب أن تشمل عيوب التشغيل:
- التكلفة العالية للبطاريات. هي تكونما يقارب 25٪ من سعر الجهاز نفسه
- التكلفة العالية نسبيًا للعاكس.
- لضمان إمداد موثوق للكهرباء ، يتم استخدام مولد ديزل في بعض الحالات. تكلفتها تضاهي سعر الجهاز نفسه
ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن هذه العوامل تفقد أهميتها مع UPS التحويل المزدوج الحديث والشبكة المشتركة. اليوم ، من وجهة نظر اقتصادية ، من الأنسب للأغراض الصناعية أن تتلقى بمساعدة مولد الرياح وليس الكهرباء ، ولكن التيار المباشر أو المتردد. بعد ذلك ، يتم تحويله إلى حرارة من أجل الماء الساخن والتدفئة المنزلية. لهذا ، يتم استخدام عناصر التسخين. هذا المخطط له مزاياه. على وجه الخصوص ، في هذه الحالة ، يمكن أن تعمل الغلاية العادية بالماء كمراكم للطاقة ، لاستهلاك الحرارة لا توجد مثل هذه المتطلبات الصارمة لاستمرارية وجودة الإمداد.
