Telektrocentralet me erë: llojet, dizajnet, avantazhet

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Energjia e erës është larg nga një degë e re e furnizimit me energji, megjithatë në kushtet aktuale ajo po bëhet gjithnjë e më e theksuar tipare të një drejtimi premtues për zhvillim të mëtejshëm. Është ende e vështirë të flitet për koncepte universale për zbatimin teknik të gjeneratorëve të erës, por përparimi në përdorimin e zgjidhjeve individuale inxhinierike sugjeron që një model i vetëm i unifikuar strukturor do të shfaqet në të ardhmen e afërt. Në të njëjtën kohë, në botë përdoren disa lloje turbinash me erë, secila prej të cilave ka pikat e veta të forta.

Parimi i përgjithshëm i funksionimit të turbinave me erë

Ashtu si shumica e burimeve moderne alternative të energjisë, turbina e erës funksionon për shkak të forcës që vepron si rezultat i një procesi natyror. Ne po flasim për rrjedhat e erës që vijnë nga ngrohja e pabarabartësipërfaqja e tokës nga dielli. Pothuajse të gjitha turbinat me erë punojnë sipas parimit të mëposhtëm: flukset e ajrit rrotullojnë timonin në një bosht të veçantë me tehe, duke transmetuar kështu çift rrotullues në gjenerator ose në paketën e baterisë. Në kushtet e stabilitetit dhe forcës së mjaftueshme të lëvizjes së ajrit, mullinjtë e erës për prodhimin e energjisë elektrike janë në gjendje të sigurojnë një efikasitet prej 45-50%. Është pikërisht ndryshueshmëria e erës dhe forca e saj që përcakton shumëllojshmërinë e gjerë të modeleve të turbinave me erë, të cilat llogariten edhe në bazë të kushteve specifike klimatike të përdorimit.

Cilat janë avantazhet kryesore të turbinave me erë?

Vlerësimi i efikasitetit të turbinave të erës mund të jetë si në krahasim me burimet tradicionale të energjisë, ashtu edhe në sfondin e gjeneratorëve që funksionojnë me burime pa burime të rinovueshme. Përparësitë më të theksuara të sistemeve të tilla, të cilat japin shpresë për zhvillimin e tyre të suksesshëm në të ardhmen, janë faktorët e mëposhtëm:

• Vetë energjia e erës nuk është vetëm e rinovueshme, por edhe e disponueshme për akumulim dhe përpunim.
• Përfitim ekonomik. Vlerësimet e paqarta në lidhje me treguesit specifikë ekonomikë nuk mund të jenë ende për shkak të shumëllojshmërisë së sistemeve që funksionojnë me performancë të ndryshme. Por mund të flasim për rezultatet e jashtëzakonshme të demonstruara nga projekte individuale. Për shembull, sa kushton një kilovat energji elektrike nga një mulli i madh me erë në det të hapur? Mund të flasim për diapazonin prej 2-12 rubla. për 1 kWh.
• Eko-miqësore. Funksionimi i turbinave me erë nuk parashikon të dëmshmeemetimet e ndotësve të ajrit.
• kompakt. Instalimi i një turbine me erë, edhe në një format industrial, nuk mund të krahasohet me termocentralet tradicionale. Kjo është kryesisht për shkak të autonomisë dhe pavarësisë së sistemeve të tilla nga komunikimet dhe burimet ndihmëse.

Gjeneratorët e boshtit horizontal

Skema e projektimit të mullinjve të tillë me erë parashikon praninë e një gjeneratori elektrik, kuti ingranazhi, tehe dhe një kullë me kornizë. Konfigurimi i teheve zbatohet në atë mënyrë që ajri të derdhet në hinkë, gjë që krijon një moment rrotullimi. Një kusht i rëndësishëm për funksionimin e mullinjve të tillë me erë për prodhimin e energjisë elektrike është aftësia për t'u përshtatur me karakteristikat e lëvizjes së rrjedhave (drejtimi dhe forca). Për këtë, strukturat janë të pajisura me mekanizma për kthimin dhe animin e tehut në raport me sipërfaqen e tokës. Në modelet më të avancuara përdoren edhe kontrollorë me kontroll automatik. Sa i përket zbatimit të rrotës së erës, konfigurimi me tre tehe përdoret më shpesh në skemat horizontale. Për më tepër, për të rritur performancën e gjeneratorëve, inxhinierët priren të rrisin madhësinë e pjesës marrëse funksionale, gjë që, për shembull, shpjegon tendencën aktuale të kalimit nga plastika dhe metalet e lehta në elemente të shtrenjta kompozite në prodhimin e strukturave.

Gjeneratorët e boshtit vertikal

Gjeneratorë të tillë kanë një avantazh të rëndësishëm ndaj strukturave horizontale,që konsiston në mungesën e nevojës për mjete shtesë të monitorimit dhe kontrollit të instalimit. Kjo do të thotë, në procesin e funksionimit, një mulli me erë me një bosht vertikal nuk përshtatet në asnjë mënyrë me lëvizjen e rrjedhave. Kjo veçori e ndërveprimit me masat ajrore zvogëlon njëkohësisht tensionin në tehet e gjeneratorit të erës dhe zvogëlon ngarkesat xhiroskopike. Gjeneratori me ingranazhe, i cili formon motorin e uzinës, mund të vendoset në bazën e kullës së strukturës pa rrezikun e dëmtimit ose dështimit. Por pse, me avantazhet e përshkruara, instalimet vertikale nuk zëvendësuan mullinjtë e erës plotësisht horizontale? Fatkeqësisht, këto modele kanë gjithashtu disavantazhe të konsiderueshme. Meqenëse rrota e erës nuk udhëhiqet nga rrjedhat e erës dhe funksionon gjithmonë në një gamë të ngushtë diapazoni të kapjes së energjisë, performanca e gjeneratorit zvogëlohet logjikisht. Prandaj, për të ruajtur fuqinë e mjaftueshme të mullinjve me erë vertikale, kërkohet përdorimi masiv i tyre duke mbuluar sipërfaqe të mëdha, gjë që nuk është gjithmonë e mundur.

Dizajni bazuar në rotorin Darrieus

Gjeneratorët e turbinave me erë me shtytës vertikal bazohen në modelin e rotorit Savonius ose Darrieus. Por ky grup ka edhe variacionet dhe modifikimet e veta moderne. Zhvillimi më premtues i kohëve të fundit është turbina helikoidale Gorlov, e krijuar në vitin 2001. Është një lloj vazhdimësie e konceptit të rotorit Darrieus, por në një formë më të optimizuar. Tehet vertikale spirale lejojnë që energjia të gjenerohet nga rrjedhat e ujit dhe ajrit me aktivitet minimal. Sot këta gjeneratorëpërdoren si në ferma të specializuara me erë ashtu edhe si pjesë e hidrocentraleve.

Gjeneratorët e erës me përforcues fluksi

Gjithashtu, në një farë mënyre, një vazhdimësi e modeleve klasike të mullinjve me erë, por të përshtatura për kushtet aktuale të funksionimit të teknologjisë së lartë. Modifikimet me amplifikatorët e rrjedhës dallohen nga prania e një ose më shumë ulluqeve, të cilat janë krijuar për të përqendruar rrjedhat e ajrit. Elementet aerodinamike në formë koni në formën e po atyre ulluqeve mbledhin rrjedha në një zonë të madhe, duke i orientuar ato në një pikë drejtimi dhe duke rritur kështu shpejtësinë e sistemit të tehut. Vështirësia e përdorimit të turbinave me erë me amplifikues fluksi është se ato kërkojnë përdorimin e një grupi elementar shtesë. Për më tepër, është e mundur të arrihet një rritje e konsiderueshme e produktivitetit në sisteme të tilla vetëm duke lidhur burime ndihmëse të energjisë, gjë që nuk justifikohet gjithmonë ekonomikisht.

Turbinat e erës pa ingranazhe

Në përputhje me idenë e optimizimit strukturor, është shfaqur gjithashtu një variant i një termocentrali me erë pa një kuti ingranazhi. Në vend të kësaj, përdoret një kanal unazor, i pajisur me një shufër metalike të brendshme. Kjo unazë është instaluar rreth buzës së rotorit. Këtu ndodhet gjithashtu një grup magnetësh, i cili ndërvepron me një shufër metalike, duke kontribuar kështu në gjenerimin e rrymës. Performanca e turbinave me erë pa një kuti ingranazhi me një diametër rotor prej rreth 200 cm mund të arrijë 1500 kWhnë vit. Avantazhi kryesor i këtij dizajni është reduktimi i humbjeve të energjisë që ndodhin natyrshëm në funksionimin e gjeneratorëve të pajisur me kuti ingranazhesh. Por ju duhet të paguani për këtë avantazh me kufijtë e shpejtësisë. Në mënyrë që njësia të hyjë në një rrjedhë pune optimale, kërkohet një shpejtësi rrjedhje prej të paktën 2 m/s.

Veçoritë e turbinave industriale të erës

Mullinjtë e erës industriale kanë dy dallime thelbësore - madhësinë e madhe dhe fuqinë e lartë të prodhimit. Të dyja avantazhet dhe disavantazhet e stacioneve të këtij lloji vijnë nga këto karakteristika. Sa i përket strukturës, mjafton të thuhet se lartësia e mullinjve të erës moderne industriale mund të arrijë 150-200 m, dhe hapësira e tehut mund të jetë më shumë se 100 m. Fuqia e lartë kërkon gjithashtu kompleksitetin e infrastrukturës funksionale. Pra, për të kontrolluar procesin e konvertimit të energjisë, përdoren kontrollorët e gjeneratorit të erës, të cilët sigurojnë që të merret parasysh ngarkesa aktuale e paketës së baterisë. Përveç kësaj, mbushja elektrike e instalimeve të tilla përfshin inverterë dhe sisteme mbrojtëse nga qarku i shkurtër.

Veçoritë e turbinave me erë shtëpiake

Mullinjtë më të thjeshtë me erë jo vetëm që mund të përdoren në shtëpi, por edhe të montohen me dorë. Si rregull, këto janë instalime me përmasa të vogla me lartësi jo më shumë se 10 m, të afta të funksionojnë me një fuqi prej 0,5-5 kW. Si një burim energjie pasiv për pajisjet shtëpiakeose grupe individuale të pajisjeve elektrike, ky opsion justifikon veten. Megjithatë, turbinat kompakte me erë përdoren në një numër të madh sot nga kompani të mëdha për të prodhuar energji elektrike. Mbi bazën e mini-fermave të mullinjve me erë, formohen sisteme mjaft produktive dhe të besueshme që mund të konkurrojnë me gjeneratorët e vetëm me fuqi të lartë.

Veçoritë e turbinave me erë në det të hapur

Popullariteti i këtij lloji mullinjsh me erë është për shkak të disa avantazheve ndaj stacioneve që ndodhen në tokë. Bëhet fjalë kryesisht për kushte më të qëndrueshme pune, pasi rrjedhat e erës nuk pengohen larg vijës bregdetare. Në të njëjtën kohë, strukturat e turbinave me erë në det të hapur ndahen në dy grupe - mbështetëse dhe lundruese. Të parat janë instaluar në ujë të cekët me një mbështetje klasike në tokë nën ujë. Stacionet lundruese, përkatësisht, kanë platformën e tyre lundruese me fiksim me anë të ankorave dhe pajisjeve të tjera detare.

Kombinimi i strukturave të turbinave me erë me kornizat e ndërtimit

Ekziston gjithashtu një grup shumë premtues mullinjsh me erë që janë të integruar fjalë për fjalë në trupat e ndërtesave të larta. Kjo zgjidhje ka dy avantazhe - kushte të favorshme për "pritjen" e flukseve dhe një reduktim të rrugës së shpërndarjes së energjisë elektrike, pasi burimi përfundimtar i furnizimit janë zakonisht konsumatorët brenda ndërtesës. Për momentin, integrimi i turbinave me erë të këtij lloji bëhet më shpesh duke përdorurcilindra speciale aerodinamike që janë montuar në çatitë e rrokaqiejve. Gjithashtu po zhvillohet koncepti i mini-helikave, të cilët mund të vendosen në çdo pjesë të një kantieri të lartë. Pajisjet janë të integruara fjalë për fjalë në mure, pas së cilës ato lidhen me sistemin e përgjithshëm të furnizimit me energji elektrike, duke dhënë një sasi të vogël por të qëndrueshme energjie.

Përfundim

Vitet e fundit, interesi për turbinat e erës është rritur ndjeshëm në Rusi. Stacione të mëdha me kapacitet deri në 30-50 MW vihen në punë periodikisht në rajone të ndryshme. Për vendin tonë mullinjtë e erës janë veçanërisht të dobishëm sepse na lejojnë të sigurojmë energji në rajone të largëta ku për momentin nuk ka mundësi të organizohen mjete të tjera të furnizimit me energji. Segmenti i termocentraleve të vegjël me erë po zhvillohet gjithashtu në mënyrë aktive. Në Rusi, sistemet individuale të energjisë me një kapacitet 1-5 kW janë bërë shumë të njohura. Në të njëjtën kohë, zhvilluesit nuk refuzojnë të kombinojnë parimet e funksionimit të mullinjve me erë me motorët me djegie të brendshme. Sukseset në këtë drejtim tregohen, në veçanti, nga dizajnet me naftë me erë. Është ende e vështirë të thuhet se sa energji e erës do të jetë e kërkuar në Rusi në dekadat e ardhshme, pasi pozicionet e burimeve tradicionale të energjisë janë ende të forta. Por tendencat në tranzicionin drejt energjisë alternative në mbarë botën ka të ngjarë të nxisin industrinë ruse të eksplorojë në mënyrë aktive zona të tilla.