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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
풍력발전단지. 발명과 생산의 역사
풍력 발전소 - 여러 풍력 발전소가 하나 이상의 장소에 조립되어 단일 네트워크로 결합됩니다. 대규모 풍력 발전 단지는 100개 이상의 풍력 터빈으로 구성될 수 있습니다. 때때로 풍력 발전소는 "풍력 발전소"(영어에서. 풍력 발전소)라고 불립니다.
풍력 에너지의 매장량은 사실 무제한입니다. 이 에너지는 재생 가능하며 화력 발전소와 달리 풍력 에너지는 심토의 부를 사용하지 않으며 실제로 석탄, 석유, 가스 추출에는 막대한 인건비가 듭니다. 또한, 화력발전소는 환경을 오염시키고, 수력발전 댐은 강에 인공 바다를 만들어 자연의 균형을 방해합니다. 반면에 수력발전소나 원자력발전소와 같은 용량의 풍력발전소는 그들에 비해 훨씬 더 큰 면적을 차지한다. 그리고 공정하게 말하면 풍력 발전소가 완전히 무해한 것은 아닙니다. 새와 곤충의 비행을 방해하고, 소음을 내고, 회전하는 블레이드로 전파를 반사하고, 인근 정착지의 TV 수신을 방해합니다. 일반적으로 풍력 터빈의 작동 본체는 윈드 휠(wind wheel)이라고 하는 프로펠러의 블레이드입니다. 그 이론은 유명한 러시아 과학자 N.E.에 의해 59,3세기 초에 개발되었습니다. 주코프스키. 바퀴를 통한 공기 흐름의 통과와 관련된 현상을 설명하기 위해 그는 항공기 날개의 양력 이론을 적용하고 이상적인 바퀴에 의한 풍력 에너지의 최대 활용 값을 결정했습니다. 효율성은 XNUMX%와 동일했습니다.
바람은 매우 변덕스러운 요소이며, 잠시 후 다른 쪽에서 불어옵니다. 바퀴가 공기 흐름의 에너지를 효과적으로 사용하려면 매번 바람에 맞서 전개해야 합니다. 이를 위해 테일 플레이트 (날씨 베인) 또는 작은 윈드 휠 (윈드 로즈)과 같은 특수 장치가 사용됩니다. 바람은 일정한 속도로 거의 불지 않습니다. 속도가 변경되었습니다. 휠 및 관련 샤프트의 회전이 느려지거나 가속되어 휠의 회전이 발전기로 전달됩니다. 샤프트가 일정한 주파수로 회전하기 위해서는 다양한 장치가 사용됩니다. 다양한 디자인이 풍력 에너지를 생성하는 데 사용됩니다. 이들은 다중 블레이드 "데이지"이며 XNUMX개, XNUMX개, 심지어 하나의 블레이드가 있는 항공기 프로펠러와 같은 프로펠러입니다. 수직 구조는 모든 방향의 바람을 잡기 때문에 좋습니다. 나머지는 바람과 함께 회전해야합니다. 이러한 수직 로터는 축을 따라 절단되고 장착된 배럴과 유사합니다. 독창적 인 솔루션도 있습니다. 예를 들어, 돛이 달린 카트는 레일 고리를 타고 그 바퀴가 발전기를 구동합니다. 풍력 발전소(WPP)의 가장 일반적인 유형은 수평 샤프트와 1~3개의 블레이드 수를 가진 터빈입니다. 터빈, 배율기 및 발전기는 마스트 상단에 장착된 곤돌라에 배치됩니다. 최신 풍력 터빈 모델에서는 비동기식 가변 속도 발전기가 사용되며 생성된 전기를 조절하는 작업은 전자 장치에 의해 수행됩니다. 풍력 발전소는 일반적으로 평균 연간 풍속이 초당 6미터 이상이고 다른 에너지원이 부족한 지역과 연료 공급이 매우 비싼 지역에서 유용합니다. 러시아에서는 우선 사할린, 캄차카, 북극, 극북 등입니다. 연간 평균 풍속이 초당 약 7미터이고 연간 최대 용량에서 평균 작동 시간이 2500시간인 이러한 설비는 7-8센트/kWh의 비용으로 전기를 생산합니다. 오늘날 단위 용량이 100-500kW인 풍력 터빈이 가장 일반적이지만 단위 용량이 몇 메가와트인 단위가 건설되어 운영되고 있습니다. 소형 풍력 터빈(100kW 미만)은 일반적으로 자율 작동을 위해 설계됩니다. 그들이 전원을 공급하는 시스템은 까다롭고 고품질 전원 공급 장치가 필요하며 평온한 기간과 같이 전원이 중단되는 것을 허용하지 않습니다. 따라서 그들은 "연구", 즉 예비 에너지 원, 예를 들어 풍력 터빈과 같거나 낮은 출력의 디젤 엔진이 필요합니다. 더 강력한 풍력 터빈(100kW 이상)은 발전소로 사용되며 일반적으로 전력 시스템에 포함됩니다. 일반적으로 한 장소에 충분히 많은 수의 풍력 터빈이 설치되어 이른바 풍력 발전 단지를 형성합니다. "농장"의 한쪽에서는 바람이 불고 다른 쪽에서는 이 시간에 조용합니다. 풍차는 서로를 막지 않도록 너무 가깝게 두지 마십시오. 따라서 "농장"은 많은 공간을 차지합니다. 미국, 프랑스, 영국, 덴마크에는 그러한 "농장"이 있습니다. "풍력 농장"은 북해 연안의 얕은 물에 배치되었습니다. 그곳에서는 누구에게도 방해가되지 않으며 바람이보다 안정적입니다. 땅에. 캘리포니아(미국)에서는 그 중 하나에 약 100개의 풍력 터빈이 있어 농장의 총 설치 용량이 XNUMXMW를 초과합니다. 일반적으로 바람의 변덕에 대한 의존도를 줄이기 위해 시스템에 플라이휠이 포함되어 돌풍을 부분적으로 완화하고 다양한 종류의 배터리(대부분 전기)가 포함됩니다. 그러나 동시에 공기도 사용합니다. 이 경우 풍차는 실린더로 공기를 펌핑합니다. 거기에서 나오는 부드러운 제트는 발전기로 터빈을 회전시킵니다. 또 다른 옵션은 유압 축 압기입니다. 여기에서 바람의 힘은 물을 일정 높이까지 올린 다음, 아래로 떨어지면서 터빈을 회전시킵니다. 그들은 심지어 전기 분해 배터리를 넣습니다. 풍차는 물을 수소와 산소로 분해하는 전류를 생성합니다. 그들은 병에 보관됩니다. 그런 다음 필요에 따라 수소와 산소가 연료 전지나 가스터빈에서 연소되어 다시 전류를 수신하지만 바람의 변동과 관련된 급격한 전압 변동은 없습니다. 스페인에서는 놀라운 풍력 터빈이 꽤 오랫동안 작동하여 스스로 바람을 만들었습니다! 건설된 높은 파이프의 바닥에 있는 광대한 지구 원은 프레임 지지대의 플라스틱 랩으로 덮여 있었습니다. 뜨거운 스페인의 태양은 영화 아래의 지구와 공기를 모두 데웠습니다. 그 결과 파이프에 일정한 추력이 발생했고 파이프에 내장된 임펠러가 발전기를 회전시켰다. 흐린 날과 밤에도 초안이 멈추지 않았습니다. 지구는 오랫동안 열을 유지합니다. 그러나 그러한 설치 작업은 상당히 비쌌습니다. 점차적으로 금속 파이프가 녹슬고 필름이 무너졌습니다. 또 다른 허리케인 이후에 시스템이 수리되지 않았습니다. 풍력 터빈은 러시아에서도 사용되어 왔으며 사용 중입니다. 1990년대 초 저전력 풍력 터빈 "Konvet-1E"는 비동기식 발전기(2kW, 230V)와 인덕터 DC 발전기(12 또는 24V)의 두 가지 수정으로 만들어졌습니다. 두 개의 블레이드가 있는 윈드 휠은 발전기를 회전시킵니다. 인버터 또는 정류기를 사용하여 TV, 냉장고, 라디오에 에너지를 공급하고 배터리를 충전할 수 있습니다. 평균 연간 풍속이 초당 5-6미터인 지역에서 이러한 풍력 터빈의 1kWh 비용은 동일한 전력의 가솔린 장치보다 1,4-1,7배 낮습니다. 설치 질량은 460kg입니다. 아시다시피, 많은 풍차의 문제는 강력한 기류이며, 그 영향으로 종종 파손됩니다. "Konvet-1E"에서는 강풍에서 바퀴가 과도하게 회전하는 것을 방지하기 위해 다양한 자동 장치가 사용되었습니다. 설계자들은 46-48%의 공기역학적 효율성을 달성했습니다. 이는 길이를 따라 꼬인 보다 완벽한 프로파일을 가진 고품질 비금속 블레이드를 사용하여 달성됩니다. 외국 기업의 고속 풍력 터빈은 주로 초당 5-6미터의 풍속에서 시작하여 작동합니다. 블레이드와 특수 장치의 특수 설계로 인해 "Konvetu-1E"는 초당 4미터의 풍속에서도 효과적으로 작동하기 시작할 수 있습니다. 전 세계 풍력 터빈의 총 용량은 빠르게 증가하고 있습니다. 풍력 터빈의 사용 측면에서 미국은 독일, 영국, 덴마크 및 네덜란드와 같은 유럽에서 세계를 주도합니다. 독일은 전력의 2500분의 1993을 풍력으로 공급받고 바람은 서유럽 전체에 1MW의 전력을 공급합니다. 풍력 발전 단지가 성과를 거두고 설계가 개선됨에 따라 "공기" 전력 가격이 하락합니다. 따라서 40년 프랑스에서는 풍력발전단지에서 생산된 전력 2000kWh의 비용이 1,5센트였으나 XNUMX년에는 XNUMX배 감소했다. 저자: Musskiy S.A.
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