توربينات الرياح عبارة عن جهاز كهربائي يحول طاقة الرياح إلى عمل ميكانيكي ، والذي يدفع الدوار إلى الدوران وأخيراً يخرج التيار بالتناوب.
لقد أبلغنا عن V164 في الدنمارك ، التي يبلغ ارتفاعها 220 مترًا ولديها ثلاثة شفرات عملاقة ، بطول 80 مترًا. يمكن أن يولد 260 ، 000 كيلوواط ساعة من الكهرباء خلال 24 ساعة في اليوم ، وهو ما يكفي لتلبية استهلاك الكهرباء لمئات الأسر لمدة شهر واحد.
فيما يتعلق بتوليد الطاقة هذا ، تلقى المحرر العديد من الأسئلة من الجميع. هل يمكن لتوربينات الرياح توليد الكهرباء عندما تدور ببطء شديد؟ هل توليد الطاقة حقًا كثيرًا؟ لقد لعب الجميع مع مصباح يدوي يدويًا. إذا هزت الأمر بقوة عدة مرات ، يمكن أن يضيء المصباح حقًا لفترة من الوقت ، لكنه لا يدوم طويلاً. الأكثر كلاسيكية هي الحلاقة المربوطة باليد. أتذكر أنه كان شائعًا جدًا عندما كنت في المدرسة الثانوية (تعرضت عمري بطريق الخطأ).
بطبيعة الحال ، تختلف توربينات الرياح عن هذه اللعبة المربوطة باليد. انها حقا يولد الكهرباء! في الواقع ، فإن السبب وراء تدوير شفرات توربينات الرياح ببطء بسيط للغاية. هذا له علاقة كبيرة بوزنه وسرعة الرياح. كلما زادت توربينات الرياح ، كلما طالت الشفرات ، وأثقل الوزن ، وأبطأها تدور. تزن شفرات مروحة 1.5 ميجاوات حوالي 6 أطنان ، وهي 1.8 أضعاف مروحة {6}}. ترتبط سرعة دوران شفرات المروحة ارتباطًا وثيقًا بسرعة الرياح. كلما أسرع سرعة الرياح ، كلما تدور المروحة بشكل أسرع. عندما تصل سرعة الرياح إلى 3 أمتار في الثانية ، يمكن لمروحة 1.5 ميجاوات زيادة سرعة الدوران عن طريق قلب التروس ، وبالتالي دفع المولد لتوليد الكهرباء. لذلك ، هل يمكن أن تزداد سرعة شفرات المروحة بلا حدود مع زيادة سرعة الرياح؟ هذا بالتأكيد ليس هو الحال. عندما تتجاوز سرعة الرياح حد السرعة للمروحة ، يجب أن تتوقف المروحة عن العمل. لأنه إذا كانت السرعة سريعة جدًا ، يتم تعزيز غريب الأطوار إلى حد كبير ، فإن اتجاه القصور الذاتي سوف يكسر توازن المروحة نفسها ، وسوف تنكسر الشفرات بسهولة. لذلك ، كل نموذج من المروحة لديه أقصى سرعة. عندما تكون سرعة الرياح سريعة جدًا ، يجب تشغيل الكمبيوتر في الخلفية لإيقاف المروحة وتقليل الأضرار والارتداء الناجم عن القصور الذاتي الخاص به. هذا يعادل سيارتين متطابقتين ، واحدة بسرعة 30 كيلومتر في الساعة والآخر بسرعة 200 كيلومتر في الساعة. هو نفسه الذي يسهل الفرامل. لذلك ، فإن دوران الشفرة البطيء يمكن أن يحمي المروحة بشكل أكثر فعالية من الضرر. في الواقع ، لا يعتمد توليد الطاقة من المروحة على مدى سرعة تدوير الشفرات. عندما تدور الشفرات بسرعة ثابتة ، تزداد القوة على الشفرات ، وستزداد الطاقة. كلما زادت شفرات المروحة ، زادت القوة ، والمزيد من القوة التي تولدها. على سبيل المثال ، يمكن أن تولد مروحة 1.5 ميجاوات 1500 كيلو واط ساعة من الكهرباء في الساعة عند توليد الكهرباء بكامل طاقة. يتم حسابه بناءً على متوسط استهلاك الكهرباء يوميًا يبلغ 30 كيلو واط في الساعة لعائلة مكونة من ثلاثة خلال موسم الصيف الذروة ، ويمكن استخدامه لمدة 50 يومًا تقريبًا.
أنواع توليد طاقة الرياح
على الرغم من وجود العديد من أنواع توربينات الرياح ، يمكن تلخيصها إلى فئتين: ① توربينات الرياح المحورية الأفقية ، فإن محور الدوران في دوار الرياح موازٍ لاتجاه الرياح ؛ ② توربينات الرياح المحورية الرأسية ، يكون محور الدوران في دوار الرياح عموديًا على الأرض أو اتجاه تدفق الهواء.
توربينات الرياح المحور الأفقي
تنقسم توربينات الرياح ذات المحور الأفقي إلى فئتين: نوع الرفع ونوع السحب. تدور توربينات الرياح من نوع الرفع بسرعة ، بينما تدور توربينات الرياح من نوع السحب ببطء. لتوليد طاقة الرياح ، يتم استخدام توربينات الرياح الأفقية من نوع الرفع. تحتوي معظم توربينات الرياح ذات المحور الأفقي على أجهزة مواجهة للرياح يمكن تدويرها مع تغير اتجاه الرياح. بالنسبة لتوربينات الرياح الصغيرة ، يستخدم هذا الجهاز الذي يواجه الرياح دفة الذيل ، بينما يتم استخدام آلية نقل في اتجاهات الإرسال التي تتكون من مستشعر اتجاه الرياح ومحرك مؤازرة.
يُطلق على توربينات الرياح مع الدوار أمام البرج توربينات الرياح الصاعدة ، ويسمى توربينات الرياح مع الدوار خلف البرج توربينات الرياح في اتجاه الريح. هناك العديد من أنماط توربينات الرياح ذات المحور الأفقي ، والتي تحتوي بعضها على دوارات ذات شفرات عكسية ، يتم تثبيت بعضها على برج لتقليل تكلفة البرج تحت حالة طاقة إخراج معينة ، وبعض توربينات الرياح ذات المحور الأفقي تولد دوامة حول الدوار لتركيز تدفق الهواء وزيادة الهواء.
توربينات الرياح الرأسية المحور
لا تحتاج توربينات الرياح المحورية الرأسية إلى مواجهة الريح عندما يتغير اتجاه الرياح. هذه ميزة كبيرة على توربينات الرياح ذات المحور الأفقي. إنه لا يبسط التصميم الهيكلي فحسب ، بل يقلل أيضًا من القوة الجيروسكوبية لدوار الرياح الذي يواجه الريح.
هناك عدة أنواع من توربينات الرياح المحورية الرأسية التي تستخدم مقاومة للتدوير ، بما في ذلك لوحة مسطحة ولحاف مصنوع من دوارات الرياح ، وهو جهاز مقاومة نقي ؛ طواحين الهواء من نوع S ، والتي لها بعض الرفع ولكنها أدوات مقاومة بشكل أساسي. تحتوي هذه الأجهزة على عزم دوران كبير في البداية ، ولكن نسبة سرعة طرف منخفضة ، مما يوفر انخفاضًا في إخراج الطاقة عند حجم دوار معين ووزن وتكلفة.
