חוות רוח (חוות רוח) - מכשירים בעיצוב מיוחד בהם מומר אנרגיית רוח לאנרגיה חשמלית. כל יום הם הופכים פופולריים יותר. באמצעות מקורות אנרגיה טבעיים, והכי חשוב, מתחדשים, תחנות כוח נוחות ופשוטות, מה שמכונה טחנות רוח, מהוות אלטרנטיבה מצוינת לתחנות כוח מסורתיות, במיוחד בבתים פרטיים.
באמצעות כוח רוח
טחנות רוח, או ליתר דיוק עיקרון פעולתן, נשכחו ללא ספק בשנות העשרים של המאה הקודמת. עם זאת, כוח הרוח לא שימש אפילו אז להשגת אנרגיה חשמלית. היא הפעילה אבני ריחיים, שימשה כסעה לספינות מפרש, ובהמשך השיקה משאבות לשאיבת מים לטנקים, כלומר הפכו לאנרגיה מכנית.
אנרגיית הרוח החלה להתפתח במהירות בסוף שנות השישים של המאה ה- XX האחרונה. באותה תקופה, נשאי האנרגיה המסורתיים נעשו מאוד חסרים, בנוסף הם עלו בחדות במחיר, ובעיות סביבתיות הקשורות בשימוש שלהן הלכו והתחדדו.
הוא קידם את השימוש במקורות חשמל חלופיים, כולל כוח רוח, והתקדמות טכנולוגית. חומרים חדשים בעלי חוזק גבוה וקל משקל למדי הופיעו, המאפשרים בניית מגדלים בגובה 120 מ 'וגהבים ענקיים.
הרוחות הנושבות באזורים רבים של כדור הארץ מסוגלים לסובב את הטורבינות של תחנת הכוח במהירות מספקת בכדי לספק אנרגיה לבתים פרטיים, חוות קטנות או בתי ספר באזורים כפריים.
אבל בכל חבית דבש יש לפחות זבוב אחד במשחה. אי אפשר להכניע את הרוח: הוא לא תמיד נושף, במיוחד לאותו כיוון ובאותה מהירות. ההתקדמות הטכנולוגית לא עומדת בשקט. אם כיום חוות רוח עבור בית פרטי, המפיקות מאות קילוואט חשמל, אינן נדירות יותר, אז מחר, אולי עשרות מגה-וואט יהפכו לשגרה יומית. בכל מקרה, יש כבר חוות רוח בהספק של 5 מגה ואט.
יתרונות וחסרונות של חוות רוח
בנוסף לשימוש באנרגיית רוח חופשית ועצמאות ממקורות חשמל חיצוניים, יש לתחנות כוח רוח מספר יתרונות משמעותיים. אין בעיה סביבתית של אחסון ופינוי פסולת, ושיטת הפקת האנרגיה היא אחת הידידותיות לסביבה. שלא לדבר על איך טורבינת רוח נראית אסתטית על רקע השמיים, ניתן לראות בה את היתרון שלה כי ההתקנה יכולה להיות נייחת וניידת כאחד.
בנוסף, כיום ניתן כבר לבחור בחוות רוח בדגם מתאים ובקיבולת מתאימה או להשתמש במפעל המשלב שימוש בכמה מקורות אנרגיה, מסורתיים ואלטרנטיביים. זו יכולה להיות תחנת כוח דיזל או רוח סולארית.
לחוות רוח יש גם חסרונות. ראשית, הם כל כך רועשים שצריך לכבות מתקנים גדולים בלילה. שנית, הם לעיתים קרובות מפריעים לתנועת אוויר או גלי רדיו. שלישית, הם צריכים להיות ממוקמים על אזורים ענקיים באמת. ויש עוד חיסרון משמעותי במבנים האובניים - יש לכבות אותם במהלך טיסות עופות המוניות.
סוגי חוות רוח
על פי הפונקציונליות של תחנת הכוח ניתן לחלק את חוות הרוח נייחים וניידים, או ניידים.מתקנים נייחים חזקים דורשים מגוון שלם של עבודות הכנה, אך הם מסוגלים לצבור כמות מספקת של חשמל לשימוש במזג אוויר רגוע בסוללות נטענות.
תחנות כוח ניידות פשוטות יותר בתכנון, לא יומרות, קלות להתקנה ונוחות לתפעול. הם משמשים בדרך כלל להפעלת מכשירי חשמל או בעת נסיעה.
העיצוב מבדיל בין חוות רוח וכלי רוח הרוטור.
במקום ההתקנה של חוות הרוח ישנם:
- קרקע. הם מותקנים על קרקע גבוהה ונפוצים כיום;
- חוף ים. הם בנויים באזור החוף של הימים והאוקיאנוסים, כאשר עקב חימום לא אחיד של אדמה ומים, רוחות נושבות ללא הרף;
- מהחוף. הם בנויים בים במרחק של 10-15 ק"מ מהחוף, שם רוחות ים נושבות ללא הרף;
- צף. הם ממוקמים גם באותו המרחק מהחוף כמו בחוף הים, אך ברציף צף.
לפי תחנת הכוח, טורבינות רוח הן תעשייתיות וביתיות.
חוות רוח מכונפת
חוות רוח שופכות, המובילות בשוק אנרגיית הרוח, התוודעו. בחלום גבוה מותקן מנגנון להב עם ציר סיבוב אופקי, בעיקר בעל שלושה להבים, וכוחו תלוי בגודל הלהבים. מכלול כזה מגיע למהירות הסיבוב המקסימאלית שלו כאשר הלהבים בניצב לזרימת הרוח, ולכן העיצוב שלו מספק למתקן הסיבוב האוטומטי של ציר הסיבוב בצורה של אגף מייצב במערכות בקרת פיהוק קטנות ואלקטרוניות בתחנות חזקות יותר.
חוות רוח שופעות נבדלות זו מזו בעיקר במספר הלהבים. הם יכולים להיות רב-להביים, דו-להביים, אפילו עם להב אחד ומשקל נגד.
חוות רוח סיבוביות
לתחנות כוח רוח סיבוביות או סיבוביות יש ציר סיבוב אנכי והן אינן תלויות בכיוון הרוח. זהו יתרון חשוב בעת שימוש בזרמי אוויר מפהקים פני השטח. החיסרון של חוות רוח בעיצוב זה הוא השימוש בגנרטורים רב-מוטיים הפועלים במהירויות נמוכות ואינם נפוצים.
מתקנים אלה נעים באטיות וכתוצאה מכך הם אינם מייצרים רעש רב. בנוסף, היתרון שלהם הוא בפשטות של מעגלי חשמל, שאינם מופרים על ידי משבי רוח פתאומיים אקראיים.
מומחים מאמינים כי חוות רוח סיבוביות הן המבטיחות ביותר עבור כוח רוח גדול. נכון, כדי לקדם התקנה כזו, יש ליישם עליה אנרגיה חיצונית. רק כשהוא מגיע לביצועים אווירודינמיים מסוימים, הוא עצמו נכנס למצב גנרטור ממצב מנוע.
מערכת דיזל רוח משולבת
החיסרון של טורבינות רוח - אספקת חשמל לא אחידה - ברשתות גדולות מתקזז על ידי מספר גדול של מתקנים.
תוכלו גם לפצות על החיסרון הזה באמצעות מערכות משולבות בהן ישנם מכשירים מיוחדים המפיצים את העומס בין תחנת כוח הרוח (טורבינת רוח) לבין מנוע הדיזל. לפיכך, רשתות אוטונומיות בעלות הספק נמוך מ- 0.5 עד 4 מגה וואט יחד עם מנוע דיזל יכולות לפעול באופן אמין ושווה.
ציוד מודרני שחוסך כ- 65% מהדלק הנוזלי בשנה מאפשר לחבר מנוע דיזל או לכבות אותו תוך מספר שניות במידת הצורך.
חוות רוח ביתיות ותעשייתיות
תחנות כוח רוח ביתיות הן בעלות כוח של 250 וואט עד 15 קילוואט, יכולות לעבוד בשילוב עם פאנלים סולאריים, עם או בלי סוללה.
חשמל המיוצר על ידי חוות רוח ביתיות הוא יקר למדי, אך לעיתים קרובות קורה שאין פשוט מקורות אחרים.
חוות רוח ביתיות ברוסיה מיוצרות עם גנרטור זרם ישיר שמטען סוללות עד 800 אה. כל מכשירי הבית יכולים לעבוד מסוללות כאלה בבית: טלוויזיה, קומקום חשמלי וכו '.
תהליך טעינת הסוללות לאחר ניתוק העומס יכול להיות ארוך למדי, תלוי בעוצמת הרוח ובעוצמת הגנרטור.
קיימות גם חוות רוח ביתיות מקומיות בשוק הרוסי, הן יקרות למדי, אך בדרך כלל הן מחלקות פחות ממחצית הכוח המדורג.
חוות רוח תעשייתיות נבדלות בכוח גדול יותר באופן משמעותי ומשולבות לרוב ברשתות בודדות.
בדרך כלל חוות רוח פרטית קיבולת של 3 עד 5, לעיתים קרובות פחות 10 קילוואט. אם מהירות הרוח השנתית הממוצעת באזור מגיעה ל 3-4 מ '/ ש, אז חוות רוח כזו יכולה לספק חשמל לבית כפרי ממוצע, תחנת שירות או בית קפה קטן.
המאפיינים העיקריים של חוות הרוח
הספק מדורג הוא האינדיקטור העיקרי שמאפיין את כל תחנות הכוח, טורבינות רוח אינן יוצאת דופן. זה נקבע על ידי הכוח שנוצר על ידי הגנרטור במהירות רוח ממוצעת של 12 מ '/ ש', ותלוי בסוג התחנה.
האינדיקטור החשוב הבא הוא המתח הנומינלי של חוות הרוח שהגנרטור מייצר. זה יכול להיות 220 וולט או 12 וולט, ו -24 וולט.
הכוח החשמלי של הגנרטור תלוי בעוצמת הטורבינה. מכיוון שהעוצמה של הטורבינה גבוהה יותר, ככל שקוטרה גדול יותר ולכן, התורן חזק יותר, חיווי זה חשוב בבחירת וחישוב העיצוב של התורן.
לטורבינת הרוח כמה מאפיינים נוספים. הביצועים שלו חשובים - זו כמות החשמל שהמכשיר מייצר בשנה. בעת בחירת טורבינת רוח, יש לדעת מהירות הרוח המרבית שהטורבינה יכולה לעמוד בה, ואת מהירות המינימום (ההתחלה) בה היא מתחילה להסתובב. בבחירת תדר סיבוב טורבינה ומספר הלהבים ממלאים תפקיד.
עקרון תפעול וסידור חוות הרוח
בחוות רוח מסתובב זרם אוויר גלגל עם להבים, שממנו מועבר מומנט למנגנונים אחרים. ככל שמידות הגלגל גדולות יותר, כך זרימת האוויר היא תופסת גדולה יותר ולכן מסתובבת מהר יותר.
בשפת הפיזיקה, מהירות הרוח הלינארית מומרת למהירות הסיבוב הזוויתית של ציר הגנרטור, אשר בתורו ממיר את תנועת הסיבוב לאנרגיה חשמלית, ומשדר אותה דרך הבקר לסוללות. ביציאת המכשיר חשמל כבר מתאים לשימוש ביתי.
כלומר, חוות רוח קטנה מורכבת מטורבינה, להבים, זנב (מנגנון סיבוב), תורן עם כבלי הארכה, סוללות, בקר טעינה ומהפך שממיר 12 וולט ל- 220 וולט.
בנוסף למכשירים אלה, חוות רוח תעשייתית מכילה גם מערכות מעקב לכיוון הרוח ומהירותה, מצב גנרטור הרוח והגנה מפני פריקת ברק. בנוסף, התורן אינו מתמודד עם עומסים בהיקף גדול יותר, והוא מוחלף על ידי מגדל, בו נמצא כל הציוד הנוסף.
תכנון חוות רוח
האינדיקטור העיקרי המאפשר לך להחליט על השימוש בחוות רוח הוא מהירות הרוח השנתית הממוצעת, שאמורה להיות לפחות 5 מ '/ ש'. נכון, כיום יש כבר חוות רוח פיזור בקלות המיועדות להפעלת משקי בית פרטיים, אשר מתחילות לפעול במהירות האוויר המינימלית של 3.5 מ '/ ש'.
כדי לקבוע מחוון זה, משתמשים בתרשימי רוח מיוחדים.
במגוון אזורי אקלים של רוסיה מדידות מהירות הרוח נערכו כדי לקבוע עד כמה חוות רוח יעילות קיימות. טורבינות רוח ותחנות פועלות כבר באזור קלינינגרד, באיי המפקד, במורמנסק, הרפובליקה של סכחה (יקוטיה) ובשקורטוסטן.
כשמחליטים אם להתקין תחנת כוח רוח או חווה רוח פרטית, כדאי להתחיל עם מומחים לערוך מחקר על כיוון הרוח וכוחו באמצעות אנומטרים ולבנות מפות של זמינות האנרגיה שלה.על סמך נתונים אלה, תכנון טורבינת רוח או תכנון של מספר מפעלים, הפרמטרים הטכניים והגיאומטריים שלהם מחושבים ומפותחים.
אי אפשר לבנות חוות רוח תעשייתית בעלת יכולת מספקת ללא משקיעים, וחישובים מבוצעים היטב ופרויקט שהושלם יסייעו לקבוע את תקופת ההחזר של הפרויקט ולמשוך מימון נוסף.
חוות רוח פרטיות
על פי נתונים סטטיסטיים המוערכים משמעותית, שאינם לוקחים בחשבון בניינים ומבנים מרוחקים מנותקים, כ -30% ממשקי הבית הפרטיים באזורים כפריים, שבהם הנחת רשתות חשמל בלתי אפשרית מסיבות כלכליות, אין להם חשמל. לא בכל מקום אפילו גנרטורים לדלק נוזלי. וזה במאה ה -21!
מחקרים הראו כי ניתן להתקין תחנות כוח רוח בעלות יכולות שונות באזורים רבים בצפון ובצפון הרחוק, על סחלין וקמצ'טקה, באזור וולגה התחתונה, סיביר, קרליה וצפון הקווקז.
בחירת ההתקנה מושפעת מצרכי הלקוח. אם יש צורך להבטיח הפעלת מכונות חקלאיות, גנרטור רוח בעל עוצמה נמוכה יתמודד עם משימה זו. אם אתה צריך לחשמל את הבניין כולו, להקים תאורת רחוב, לספק חימום לבית, אתה צריך לבצע את הפרויקט של תחנת כוח רוח.
בנוסף למהירות הרוח החודשית הממוצעת וכיוונה, יש צורך בחישוב הצריכה החודשית הממוצעת ועומס השיא של חשמל. קל לבצע חישובים כאלה, אם רוצים, באופן עצמאי.
יש אינדיקטור נוסף המשפיע על עלות הציוד והתקנתן של טורבינות רוח. זהו גובה התורן. ככל שהמבנה גבוה יותר, כך מהירות הרוח עולה ויעלה. האופטימלית, על פי המומחים, היא גובה התורן בגודל 10 גדול יותר מהעץ הגבוה או הבניין ברדיוס של 100 מ '.
חוות רוח DIY
להפעלת משאבה חשמלית, טלוויזיה, תאורה או מכשירים חשמליים אחרים בעלי עוצמה נמוכה בקוטג ', ניתן לבצע התקנת כוח רוח ביד אחת, אם יש ידע מסוים בהנדסת חשמל.
ישנם נתוני עיון והמלצות לבחירת כוחו של מחולל הרוח, גודל ומספר הלהבים שלו, והוראות מפורטות למדי כיצד להכין תחנת כוח רוח במו ידיכם, מאילו חומרים ומרכיבים.
כיום גדלות באירופה השקעות בבניית חוות רוח גדולות. בנייה המונית מקטינה את העלות של קילוואט אחד ומקרבת אותה למחיר החשמל שמתקבל ממקורות מסורתיים.
העיצוב של חוות רוח משופר ללא הרף, האינדיקטורים האווירודינמיים והחשמליים משופרים, ההפסדים מופחתים.
חוות רוח ביתיות מוערכת על ידי כלכלנים כפרויקטי האנרגיה החסכוניים ביותר. בעתיד הם מבטיחים עצמאות ממגמות שליליות בשוק זה.
