풍력 발전소의 종류. 계획, 설명

라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전
무료 도서관 / 무선 전자 및 전기 장치의 계획

풍력발전소의 종류. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전

무료 기술 라이브러리

다양한 풍력 발전소(WPP)가 있지만 모두 수평 및 수직 회전축의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 전자는 설계가 복잡하지만 풍력 에너지 활용 효율이 높기 때문에 산업계에서 더 자주 사용됩니다. 두 번째는 디자인이 더 간단하지만 생산성이 떨어집니다. 그들은 시장에서 거의 발견되지 않으며 일반적으로 개인 주택에서 사용됩니다.

수평(베인) 윈드 휠

날개 달린 바람개비와 수평 회전축을 갖춘 풍력 터빈이 널리 보급되었습니다(그림 1). 그중에서도 XNUMX날과 XNUMX날 바람바퀴가 가장 큰 발전을 이루었습니다.

수평(베인, WES - 수평 회전축이 있는 블레이드 메커니즘. 회전 속도와 제조 용이성으로 인해 업계에서 베인 풍력 발전기가 널리 사용되었습니다. 최대 회전 속도를 보장하려면 베인 풍력 발전기의 블레이드가 필요합니다. 공기 흐름에 수직으로 배치됩니다. 이를 달성하기 위해 특수 장치인 안정 장치가 사용됩니다. 수평 풍력 발전 단지는 승수 없이 발전기에 직접 연결될 수 있습니다. 베인 풍력 발전기는 훨씬 더 높은 풍력 에너지 활용 계수를 갖습니다. 동시에 회전속도는 날개의 수에 반비례하므로 블레이드의 수가 적을수록 회전속도가 높아지므로 블레이드를 XNUMX개 이상 설치하는 경우에는 실질적으로 사용되지 않습니다.

바람 휠의 회전 모멘트는 공기 흐름이 블레이드 프로파일 주위로 흐를 때 발생하는 양력에 의해 생성됩니다. 결과적으로, 블레이드에 의해 스윕되는 영역 내 공기 흐름의 운동 에너지는 풍차 회전의 기계적 에너지로 변환됩니다.

풍차의 축에서 발생하는 힘은 직경의 제곱과 풍속의 세제곱에 비례합니다. N. E. Zhukovsky의 고전 이론에 따르면 이상적인 풍차의 경우 풍력 에너지 이용 계수는 다음과 같습니다. ξ=0,593. 즉, 이상적인 풍차(무한한 수의 블레이드 포함)는 단면을 통과하는 에너지의 59,3%를 추출할 수 있습니다. 실제로 최고의 고속 휠의 경우 풍력 에너지 이용 계수의 최대값은 0,45-0,48에 도달하고 저속 휠의 경우 최대 0,36-0,38에 이릅니다. 풍차의 중요한 특징은 속도인데, 이는 바람의 흐름 속도에 대한 블레이드 끝의 속도의 비율입니다. 블레이드의 끝은 일반적으로 풍속보다 몇 배 빠른 속도로 풍차 평면에서 움직입니다. 5블레이드 휠의 최적 속도 값은 7-4, 5블레이드 휠의 경우 2,5-3,5, XNUMX블레이드 휠의 경우 XNUMX-XNUMX입니다.

디자인 특성 중 윈드 휠의 출력은 주로 직경, 블레이드의 모양 및 프로파일에 의해 영향을 받습니다. 전력은 블레이드 수에 거의 의존하지 않습니다.

풍차의 회전 주파수는 풍차의 속도와 속도에 비례하고 직경에 반비례합니다. 풍속은 높이에 따라 달라지므로 동력의 양은 바퀴 중심의 높이에도 영향을 받습니다. 앞서 언급한 바와 같이 풍력 터빈의 출력은 풍속의 20승에 비례합니다. 설계 풍속 이상에서 풍력 터빈은 정격 출력으로 작동합니다. 풍속에서 풍력 터빈의 설계 출력은 공칭 출력의 30~100% 이하일 수 있습니다. 이러한 작동 모드에서는 낮은 부하에서 낮은 효율로 인해 발전기에서 큰 에너지 손실이 발생하고 비동기식 발전기에서는 보상해야 하는 큰 무효 전류가 발생합니다. 이러한 단점을 제거하기 위해 일부 풍력 터빈은 정격 출력이 풍력 터빈 정격 출력의 20% 및 30~XNUMX%인 발전기를 사용합니다.

약한 바람에서는 발전기가 먼저 꺼집니다. 일부 풍력 터빈에서는 소형 발전기가 높은 풍력 에너지 이용 계수로 낮은 풍속과 저속에서 설비를 작동할 수 있는 기능도 제공합니다. 바람, 즉 바람의 방향에 수직 인 것은 꼬리 (꼬리)의 도움으로 매우 낮은 전력, 중소 전력 단위 - 윈드 로즈 메커니즘을 통해 및 현대식 대규모 설치에서 수행됩니다. - 풍력 터빈 나셀 상단에 설치된 풍향 송신기(베인)의 제어 충격을 수신하는 특수 방향 시스템을 사용합니다.

윈드로즈 메커니즘은 하나 또는 두 개의 작은 윈드 휠로 구성되며, 그 회전 평면은 메인 휠의 회전 평면에 수직이며 풍력 엔진 헤드의 플랫폼을 회전시키는 웜을 구동합니다. 바람장미가 바람의 방향과 평행한 평면에 놓일 때까지. 수평 회전축이 있는 날개 달린 풍차는 타워 앞과 뒤에 위치할 수 있습니다. 후자의 경우 블레이드는 타워의 그림자를 통과할 때 교번하는 힘에 지속적으로 반복적으로 노출되며 동시에 소음 수준이 크게 증가합니다. 동력을 조절하고 풍차의 회전 속도를 제한하기 위해 세로 축을 중심으로 블레이드 또는 그 일부의 회전, 플랩, 블레이드의 밸브 및 기타 방법을 포함하여 다양한 방법이 사용됩니다.

풍차의 수평 회전축을 갖춘 풍력 터빈의 주요 장점은 블레이드 주변의 공기 흐름 조건이 일정하고 풍차를 돌릴 때 변하지 않고 풍속에 의해서만 결정된다는 것입니다. 덕분에 풍력 에너지 활용률도 상당히 높습니다. 베인형 풍력 터빈은 현재 가장 널리 보급되어 있습니다.

수직(로터) 풍력 터빈

또 다른 유형의 윈드 휠은 Savonius 로터입니다(그림 2). 로터의 볼록한 부분과 오목한 부분의 저항이 다르기 때문에 로터 주위에 공기가 흐를 때 토크가 발생합니다. 바퀴는 단순하지만 풍력 에너지 활용 계수가 0,10-0,15로 매우 낮습니다. 최근에는 많은 외국, 특히 캐나다에서는 1920년 프랑스에서 제안된 Darrieus 로터를 이용한 풍력 터빈 개발에 착수했습니다. 이 로터는 수직 회전축을 가지며 0,30~0,35개의 곡선형 블레이드로 구성됩니다. 블레이드는 양력의 작용으로 바닥을 회전시키는 공간 구조를 형성합니다. 바람의 흐름으로 인해 블레이드에서 발생합니다. Darrieus 로터에서 풍력 에너지 이용 계수는 XNUMX-XNUMX의 값에 도달하며 최근 직선 블레이드를 갖춘 Darrieus 로터리 엔진에 대한 개발이 수행되었습니다.

Darrieus 풍력 터빈의 주요 장점은 바람 방향 메커니즘이 필요하지 않다는 것입니다. 발전기 및 기타 메커니즘은 베이스 근처의 낮은 높이에 있습니다. 이 모든 것이 디자인을 크게 단순화합니다. 그러나 이러한 풍력 터빈의 심각한 유기적 단점은 작동 중에 주기적으로 반복되는 로터의 한 회전 동안 날개 주위의 흐름 조건이 크게 변화한다는 것입니다. 이는 피로 현상을 유발하고 로터 요소의 파손 및 심각한 사고로 이어질 수 있습니다. 이는 로터를 설계할 때(특히 높은 풍력 터빈 출력의 경우) 고려해야 합니다. 또한 작업을 시작하려면 꼬인 부분을 풀어야 합니다.

수직(회전식 회전식) 풍력 발전소는 수직 회전축이 있는 블레이드 메커니즘입니다. 낮은 풍속에서 작동하지만 효율이 낮습니다. 따라서 매우 드물며 일반적으로 가정용 시스템에서 사용됩니다. 동시에 수평과 달리 위치를 바꾸지 않고도 바람의 방향에 관계없이 작업할 수 있습니다. 설치 자체가 "바람이 부는 곳"을 모니터링하므로 추가 장치가 필요하지 않습니다. 회전식 풍력 터빈은 저속이므로 에너지 추출을 위한 간단한 전기 회로, 특히 비동기식 발전기를 사용할 수 있습니다. 동시에, 저속은 수직 풍력 발전소의 사용을 제한합니다. 이는 승압 기어박스(효율이 매우 낮은 승수기)의 사용을 강제하기 때문입니다. 승수 없이 그러한 플랜트를 운영하는 것은 문제가 됩니다.

풍력 터빈의 종류
그림 2. Savonius 로터: a) XNUMX날, b) XNUMX날

풍력 이용 계수의 종속성 ξ, 다양한 유형의 윈드 휠에 대한 속도 Z가 그림 3에 나와 있습니다. 수평 회전축을 갖는 XNUMX개 및 XNUMX개의 블레이드 휠이 E 값이 가장 높은 것을 볼 수 있습니다. 그들에게는 높음 ξ 넓은 범위의 속도 Z에서 유지됩니다. 풍력 터빈은 넓은 범위에 걸쳐 변하는 풍속에서 작동해야 하기 때문에 후자가 중요합니다. 이것이 최근 몇 년 동안 이러한 유형의 설치가 가장 널리 퍼진 이유입니다.

풍력 터빈의 종류
그림 3. 풍력 이용률의 일반적인 의존성 ξ, 바람 휠 Z의 속도: 1 - 이상적인 날개 달린 바람 휠; 2, 3 및 4 - 5, 6 및 다중 블레이드 날개 바람 휠; 7 - 다리아 로터; XNUMX - Savonius 로터; XNUMX - 덴마크 공장의 XNUMX날 바람개비.

다른 기사 보기 섹션 대체 에너지원.

읽고 쓰기 유용한 이 기사에 대한 의견.

<< 뒤로

과학 기술의 최신 뉴스, 새로운 전자 제품:

정원의 꽃을 솎아내는 기계 02.05.2024

현대 농업에서는 식물 관리 과정의 효율성을 높이는 것을 목표로 기술 진보가 발전하고 있습니다. 수확 단계를 최적화하도록 설계된 혁신적인 Florix 꽃 솎기 기계가 이탈리아에서 선보였습니다. 이 도구에는 이동식 암이 장착되어 있어 정원의 필요에 맞게 쉽게 조정할 수 있습니다. 운전자는 조이스틱을 사용하여 트랙터 운전실에서 얇은 와이어를 제어하여 얇은 와이어의 속도를 조정할 수 있습니다. 이 접근 방식은 꽃을 솎아내는 과정의 효율성을 크게 높여 정원의 특정 조건은 물론 그 안에 자라는 과일의 종류와 종류에 대한 개별 조정 가능성을 제공합니다. 다양한 유형의 과일에 대해 2년 동안 Florix 기계를 테스트한 후 결과는 매우 고무적이었습니다. 몇 년 동안 Florix 기계를 사용해 온 Filiberto Montanari와 같은 농부들은 꽃을 솎아내는 데 필요한 시간과 노동력이 크게 감소했다고 보고했습니다. ...>>

고급 적외선 현미경 02.05.2024

현미경은 과학자들이 눈에 보이지 않는 구조와 과정을 탐구할 수 있도록 함으로써 과학 연구에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 다양한 현미경 방법에는 한계가 있으며, 그 중 적외선 범위를 사용할 때 해상도의 한계가 있습니다. 그러나 도쿄 대학의 일본 연구자들의 최근 성과는 미시세계 연구에 새로운 가능성을 열어주었습니다. 도쿄 대학의 과학자들은 적외선 현미경의 기능에 혁명을 일으킬 새로운 현미경을 공개했습니다. 이 첨단 장비를 사용하면 살아있는 박테리아의 내부 구조를 나노미터 규모의 놀라운 선명도로 볼 수 있습니다. 일반적으로 중적외선 현미경은 해상도가 낮다는 한계가 있지만 일본 연구진의 최신 개발은 이러한 한계를 극복했습니다. 과학자들에 따르면 개발된 현미경은 기존 현미경의 해상도보다 120배 높은 최대 30나노미터 해상도의 이미지를 생성할 수 있다고 한다. ...>>

곤충용 에어트랩 01.05.2024

농업은 경제의 핵심 부문 중 하나이며 해충 방제는 이 과정에서 필수적인 부분입니다. 심라(Shimla)의 인도 농업 연구 위원회-중앙 감자 연구소(ICAR-CPRI)의 과학자 팀은 이 문제에 대한 혁신적인 해결책, 즉 풍력으로 작동되는 곤충 공기 트랩을 생각해냈습니다. 이 장치는 실시간 곤충 개체수 데이터를 제공하여 기존 해충 방제 방법의 단점을 해결합니다. 트랩은 전적으로 풍력 에너지로 구동되므로 전력이 필요하지 않은 환경 친화적인 솔루션입니다. 독특한 디자인으로 해충과 익충을 모두 모니터링할 수 있어 모든 농업 지역의 개체군에 대한 완전한 개요를 제공합니다. "적시에 대상 해충을 평가함으로써 우리는 해충과 질병을 모두 통제하는 데 필요한 조치를 취할 수 있습니다"라고 Kapil은 말합니다. ...>>

아카이브의 무작위 뉴스

풍선 풍차 14.11.2006

캐나다 회사인 Magenn Power는 풍력 발전기의 회전자 역할을 하는 묶인 헬륨 풍선의 프로토타입을 개발했습니다.

블레이드가 있는 풍선은 내부에 있는 발전기와 연결된 세로 축에서 회전합니다. 전기는 케이블을 통해 지상으로 전달됩니다. 발전기는 1~30%의 효율로 초당 40~50미터의 풍속으로 작동할 수 있습니다.

작업 높이 - 최대 300m; 고도를 변경하여 풍속이 충분히 높은 수준을 찾을 수 있습니다. 헬륨은 풍선 껍질을 통해 약간 누출되기 때문에 4-6개월마다 펌핑해야 합니다.

4 킬로와트 용량의 장치 인도는 내년에 시작되어야하며 회사의 향후 계획에는 최대 1,6 메가 와트 용량의 풍차 비행이 시작됩니다.

다른 흥미로운 소식:

▪ 스마트폰이 차를 엽니다.

▪ 방사성 산불

▪ 지문 치료

▪ 블루투스 제품군의 새로운 칩

▪ EVGA GQ 시리즈 80Plus 골드 전원 공급 장치

과학 기술 뉴스 피드, 새로운 전자 제품

무료 기술 라이브러리의 흥미로운 자료:

▪ Musician 사이트의 섹션입니다. 기사 선택

▪ Johann Kaspar Lavater의 기사. 유명한 격언

▪ 기사 1881년 미군이 이 당나귀를 폭파하여 보여 준 발명품은 무엇입니까? 자세한 답변

▪ 기사 가스 실린더의 보관 및 작동. 노동 보호에 관한 표준 지침

▪ 기사 접지 시스템 IT. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

▪ 기사 백업 전원 공급 장치, 12/220볼트 180와트. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

이 기사에 대한 의견을 남겨주세요:

이 페이지의 모든 언어

홈페이지 | 도서관 | 조항 | 사이트 맵 | 사이트 리뷰