การคำนวณทางวิศวกรรมของเครื่องกำเนิดลมด้วยมือของคุณเอง การคำนวณที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยคำนึงถึงความหนาแน่นของการไหลของอากาศ คุณต้องการพลังเท่าไร?

จากความสงบสู่พายุเฮอริเคน

ก่อนที่เราจะพูดถึงวิธีการทำ การคำนวณที่แม่นยำกังหันลมมาทำความรู้จักกับ โครงการที่ง่ายที่สุดกำหนดความแรงของลม ออกไปยัง เปิดสนามหรือริมป่าในวันที่อากาศแจ่มใสในเดือนกันยายน ควันจากไฟของคุณลอยขึ้นในแนวตั้ง ต้นไม้ไม่ขยับ และมีเพียงใบแอสเพนเท่านั้นที่แทบจะสั่นไหวราวกับว่าพวกมันหวาดกลัวจากการจ้องมองของคุณ อากาศสงบราวกับกำลังพักผ่อนก่อนที่จะมาถึง เยี่ยมมาก- สงบสมบูรณ์. ตอนนี้ - ความสนใจ

1. หลังจากนั้นไม่กี่นาที ควันก็เริ่มเบี่ยงเบนไปด้านข้างอย่างเห็นได้ชัด และคุณสัมผัสได้ถึงสัมผัสอันอ่อนโยนของอากาศบนใบหน้าของคุณชั่วขณะหนึ่ง แม้จะเรียกปรากฏการณ์นี้ว่าลมได้ยากก็ตาม แต่การเคลื่อนไหวได้เริ่มต้นขึ้นอย่างชัดเจนแล้ว รู้-เร่งความเร็ว ช่วงเวลานี้มีตั้งแต่ 30 เซนติเมตรถึงหนึ่งเมตรต่อวินาที พลเรือเอกโบฟอร์ตแห่งอังกฤษเรียกการเคลื่อนไหวนี้ว่าเป็นเพียงสายลมอันเงียบสงบ
2. เวลาผ่านไปอีกครึ่งชั่วโมง ใบไม้ก็สั่นไหว หญ้าก็ไหว และใบหน้าของฉันก็สัมผัสได้ถึงความเย็นเล็กน้อยของอากาศ ความเร็วของการเคลื่อนที่นั้นสูงถึง 3 เมตรต่อวินาทีซึ่งเป็นลมที่เบาบางในระดับโบฟอร์ตอันโด่งดัง
3. กิ่งก้านบาง ๆ ของต้นไม้แกว่งไปแกว่งมา ใบไม้ก็พลิ้วไหว และพวกมันก็ก้มลงต่ำลง หญ้าขนบริภาษไฟของคุณบวมและสว่างขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ควันก็ลามไปที่พื้น ความเร็วถึง 5 เมตรแล้ว - ลมอ่อน ๆ เริ่มพัดมาต่อหน้าต่อตาคุณ
4. และตอนนี้ยอดต้นไม้มีชีวิตขึ้นมา กิ่งก้านกระซิบดังขึ้น และฝุ่นก็เริ่มลอยขึ้นบนถนนบริภาษ ความเร็วสูงถึง 8 เมตร เป็นไปไม่ได้แล้วที่จะตามทันการเคลื่อนไหวของอากาศแม้จะเดินเท้าเปล่าก็ตาม ลมปานกลางมีกำลังเพิ่มขึ้นพอสมควรและคงอยู่จนถึงช่วงหนึ่ง
5. ความอดทนของเขาสิ้นสุดลงและกิ่งก้านเริ่มแกว่งแรงขึ้น ลำต้นของต้นไม้แกว่งไปมา ลมแรงถึงเกือบ 11 เมตรต่อวินาทีและเปลี่ยนเป็นความสดชื่น
6. ป่าเริ่มส่งเสียงครวญครางอย่างไม่หยุดยั้ง สายไฟบนเสาเริ่มส่งเสียงหวีดหวิว กิ่งก้านหนาทึบและลำต้นเริ่มแกว่งไปมา ลมพัดไปได้ไกลถึง 14 เมตรต่อวินาที และมีลักษณะเป็นลมแรง
7. ลำต้นของต้นไม้ทั้งหมดแกว่งไปมาภายใต้ความกดดันของอากาศ ป่าก็กลบเสียง และมันก็ยากที่จะเดินทวนลม ระวังความเร็วถึง 17 เมตร แล้วลมก็แรง
8. ต้นไม้ทุกต้นแกว่งไปแกว่งมาจนกิ่งก้านเล็กๆ เริ่มหัก เดินแทบไม่ได้เลย คุณอยากจะกอดพื้นแล้วคลานหาที่กำบัง แสดงว่าความเร็วทะลุ 20 เมตรแล้ว และลมก็แรงมากแล้ว
9. ในช่วงเวลาสั้นๆ การเคลื่อนที่ของอากาศจะมีความแรงมากขึ้น การอยู่บนถนนในเมืองเป็นสิ่งที่อันตราย: วัตถุลอยอยู่, หลังคาเก่าถูกปลิวว่อน ในป่ากิ่งก้านหนาหักและบินไปกระแทกคลื่นในทะเลยกและลดเรือขึ้นลง 3-4 เมตรความเร็วลมถึง 24 เมตรต่อวินาที ตามคำจำกัดความของพลเรือเอกโบฟอร์ต พายุได้เริ่มขึ้นแล้ว
10. ต้นไม้ไม่สามารถทนต่อแรงกดดันได้ พวกมันพังด้วยเสียงอึกทึก หลายแห่งถูกถอนรากถอนโคน อาคารเก่าพังทลาย หลังคาปลิวว่อนเหมือนนกมรณะตัวใหญ่ ลมพัดแรง 28 เมตรในไม่กี่วินาที - พายุที่รุนแรง
11. การทำลายโครงสร้างครั้งใหญ่เริ่มขึ้นรถยนต์กลิ้งไปมาในกระต่ายลมพัดทุกสิ่งที่ขวางหน้าคลื่นทะเลสูงถึงห้าเมตรและเรือก็ถูกโยนเหมือนเศษไม้ลงไปในเหวลึกสิบเมตรและถูกนำขึ้นสู่ผิวน้ำ อีกครั้งโดยกดลูกเรือขึ้นไปบนดาดฟ้าด้วยพลังอันเหลือเชื่อ ลมแรงเกิน 30 เมตรต่อวินาที พายุร้ายเข้าครอบงำแล้ว
12. และในที่สุด (พระเจ้าห้ามมิให้ใครก็ตามประสบกับมันไม่ว่าจะในทะเลหรือบนบก) - พายุเฮอริเคนเมื่อลมทำลายล้างเกิน 33 เมตรต่อวินาที ทุกสิ่งถูกกวาดออกไปจากพื้นโลก ทะเลเริ่มรุนแรง และเรือก็ถูกลูกแกะฉีกออกเป็นชิ้นๆ เหมือนหมาป่าผู้หิวโหย

ดังนั้นเราจึงได้ทำความคุ้นเคยกับลักษณะของการเคลื่อนที่ของอากาศตั้งแต่สงบไปจนถึงพายุเฮอริเคนซึ่งตั้งชื่อตามผู้เขียนมาตราส่วนโบฟอร์ต นี่คือสเกลความเร็วลม 12 จุด ตอนนี้เราสามารถกำหนดความเร็วลมด้วยสายตาและใช้เป็นพื้นฐานเมื่อเราต้องการคำนวณกำลังของเครื่องกำเนิดลม

เมื่อคำนวณกังหันลม พารามิเตอร์หลักคือความเร็วลม พารามิเตอร์นี้เป็นค่าเฉพาะสำหรับเครื่องกำเนิดลมแต่ละเครื่อง ในการติดตั้งส่วนใหญ่ ใบพัดจะถูกขับเคลื่อนเมื่อสัมผัสกับลมที่ความเร็ว 2 เมตร/วินาที และที่ความเร็วสูงสุดเพียง 7-11 เมตร/วินาที (โดยคำนึงถึงการติดตั้งด้วย) ประสิทธิภาพของกังหันลมจะสูงสุด ความเร็วแรกคือความเร็วเริ่มต้น ความเร็วที่สองคือความเร็วที่ระบุ ผู้ผลิตจะระบุพารามิเตอร์ทั้งสองนี้บนบรรจุภัณฑ์ของกังหันลมแต่ละรุ่น

– นี่เป็นเรื่องจริงทีเดียว ดังนั้น ในการคำนวณกำลังของเครื่องกำเนิดลม คุณจะต้องวิเคราะห์ความเร็วลมในภูมิภาคของคุณก่อน การดำเนินการนี้จะใช้เวลามากกว่าหนึ่งเดือน ไม่สามารถคำนวณพารามิเตอร์ความเร็วลมสูงสุดที่เป็นไปได้ใน 1-2 ครั้ง จะต้องมีการวัดหลายสิบครั้ง หากไม่มีเวลาในการวิจัยดังกล่าวคุณสามารถขอข้อมูลจากสถานีตรวจอากาศในพื้นที่ได้

เพื่อให้ผลิตไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง การคำนวณจะต้องคำนึงถึงความเร็วลมเฉลี่ยในภูมิภาคนั้นๆ คุณสามารถค้นหาได้จากการพยากรณ์อากาศหรือโดยการศึกษาแผนที่ลม ขอแนะนำให้วัดความเร็วที่กำหนดด้วยเครื่องมือพิเศษโดยตรง ณ ตำแหน่งที่จะติดตั้งกังหันลม นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากบ้านอาจตั้งอยู่บนเนินเขาหรือในทางกลับกันในพื้นที่ต่ำซึ่งแทบไม่มีลมเลย

P = ร V 3 S/2,

โดยที่ r คือตัวบ่งชี้ความหนาแน่นของอากาศ (1.225 กก./ลบ.ม.) V คือค่าที่สะท้อนถึงความเร็วที่การไหลเคลื่อนที่ (m/s) S คือพื้นที่การไหล (m 2)

ในการคำนวณเครื่องกำเนิดลม คุณสามารถใช้พื้นที่โรเตอร์ 3 ตารางเมตร และความเร็วลม 10 เมตรต่อวินาที จากนั้นจะได้ค่าต่อไปนี้: 1.225 · 10 3 · 3/2 = 1837.5 W. สำหรับสกรูสำหรับ บ้านหลังเล็กรัศมีต้องมีอย่างน้อย 3-4 ม. จากนั้นเส้นผ่านศูนย์กลางจะถูกจำกัดไว้ที่ 6-8 ม. พารามิเตอร์ดังกล่าวจะใช้หากกังหันลมต้องจ่ายไฟฟ้าให้กับบ้านทั้งหลังนั่นคือ ใช้เป็นแหล่งหลักและไม่ใช่แหล่งเพิ่มเติม .

กำลังลมที่คำนวณได้ไม่ได้คำนึงถึงการสูญเสีย ค่าสุดท้ายจะลดลงเล็กน้อย เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ ให้คูณด้วยค่าสัมประสิทธิ์เท่ากับ:

• 35-45% – สำหรับกังหันลมที่มีใบพัดแนวนอน 3 ใบ
• 15-25% – สำหรับกังหันลมประเภท Savonius ที่มีใบพัดแนวตั้ง

โดยคำนึงถึงปัจจัยการใช้พลังงานลม กำลังของเครื่องกำเนิดลมสามารถเป็น 1837.5 · 40% = 735 W (สำหรับ การติดตั้งแนวนอน) และ 1837.5 · 20% = 367.5 วัตต์

ในขั้นตอนต่อไปของการคำนวณจะต้องคำนึงถึงประสิทธิภาพของตัวกำเนิดเองซึ่งเท่ากับ:

• 80% – สำหรับการติดตั้งที่ทำงานโดยใช้แม่เหล็ก
• 60% – สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบตื่นเต้นด้วยไฟฟ้า

จากนั้นสำหรับกังหันลมที่มีใบพัดแนวนอน กำลังที่ต้องการคือ 735 · 80% = 588 วัตต์ อีก 20% ของค่านี้จะถูกหักออกสำหรับการสูญเสียในตัวควบคุม สายไฟ และบริดจ์ไดโอด จากนั้นจากค่าเริ่มต้น 1837.5 W จะเหลือ 588 – 20% = 470.4 W

ดังนั้นเมื่อคำนวณพลังของเครื่องกำเนิดลมสำหรับบ้านหรือกระท่อมฤดูร้อนค่าที่คาดหวังสามารถแบ่งได้ครึ่งหนึ่งอย่างปลอดภัย เป็นการดีกว่าที่จะออกแบบการติดตั้งทันทีให้มีประสิทธิภาพมากกว่าการคำนวณ 2 เท่า วิธีนี้จะช่วยชดเชยข้อบกพร่องทั้งหมด รวมถึงคุณสมบัติบางอย่างของวัสดุที่ใช้และความแตกต่างของการประกอบที่บ้าน กังหันลมนี้จะให้พลังงานแก่บ้านของคุณ ไฟฟ้าที่จำเป็นโดยไม่หยุดชะงัก

ราคาพลังงานที่สูงขึ้นส่งผลให้เจ้าของบ้านจำนวนมากต้องคำนึงถึงความเป็นไปได้ในการใช้ แหล่งทางเลือกพลังงาน. ทางเลือกหนึ่งน่าจะเป็นการใช้เครื่องกำเนิดลม แหล่งที่มานั้นถูกกฎหมายอย่างแน่นอน เนื่องจากไม่มีข้อจำกัดที่สำคัญในการใช้งาน และตอนนี้ยังคงฟรีโดยสมบูรณ์ - การผลิตไฟฟ้าในลักษณะนี้เพื่อใช้ส่วนตัวไม่ต้องเสียภาษีใด ๆ

โรงไฟฟ้าพลังงานลมสำเร็จรูปมีราคาค่อนข้างแพง ช่างฝีมือที่บ้านจึงเริ่มวางแผนสร้างเอง แต่ก่อนที่จะเริ่มดำเนินการตามโครงการที่เป็นที่ยอมรับ ยากมาก และเป็นที่ถกเถียงกันอย่างมาก อย่างน้อยก็ควรประมาณคร่าวๆ ว่าผลผลิตที่คาดหวังของพลังงานที่สร้างขึ้นจะเป็นอย่างไร กล่าวอีกนัยหนึ่งจะได้รับผลตอบแทนที่แท้จริงสำหรับเงิน ความพยายาม และเวลาที่ใช้ไปหรือไม่? เครื่องคิดเลขที่นำเสนอสำหรับการคำนวณกำลังที่คาดการณ์ของเครื่องกำเนิดลมอาจช่วยได้ในเรื่องนี้

คำอธิบายจำนวนหนึ่งเกี่ยวกับการคำนวณจะมีดังต่อไปนี้ มาจองกันตอนนี้ได้เลย - อัลกอริธึมที่กำหนดมีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินเฉพาะเครื่องกำเนิดลมแนวแกนแนวนอนเท่านั้น

ป้อนค่าที่ร้องขอแล้วคลิก
“คำนวณกำลังที่คาดการณ์ของเครื่องกำเนิดลม”

ความเร็วลม, เมตร/วินาที

รัศมีโรเตอร์เครื่องกำเนิดลม (จากแกนถึงปลายใบพัด) ม

ประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ประสิทธิภาพของกระปุกเกียร์

คำอธิบายสำหรับการคำนวณ

คุณควรเข้าใจให้ถูกต้อง - ไม่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม้แต่เครื่องที่ทันสมัยที่สุดและอัดแน่นไปด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ที่ใช้พลังงานจากทุกที่และไม่สามารถผลิตได้ นอกจากนี้ตัวบ่งชี้ที่กำหนดโดยความเร็วลมและขนาดของกังหันลม กล่าวอีกนัยหนึ่งแม้กระทั่งใน เงื่อนไขในอุดมคติคุณสามารถรับพลังงานที่ถูกถ่ายโอนโดยลมที่ไหลผ่านบางพื้นที่เท่านั้น เป็นที่ชัดเจนว่าพื้นที่ทำหน้าที่ใน ในกรณีนี้พื้นที่ของวงกลมที่เกิดจากการหมุนของใบพัดของกังหันลมแนวนอน

แต่พลังงานส่วนสำคัญนี้ถูกใช้ไปอย่างไร้ประโยชน์ - นี่คือการสร้างความปั่นป่วนของอากาศ, ความไม่สมบูรณ์ของใบพัด, การสูญเสียเนื่องจากแรงเสียดทานในกลไกของกังหันลมเอง, ระบบส่งแรงบิดและใน เครื่องกำเนิดไฟฟ้า นี่คือการให้ความร้อนซ้ำซากของกลไกการสูญเสียเพื่อวัตถุประสงค์ในการแปลงและส่งกระแสและอื่น ๆ อีกมากมาย และถือเป็นตัวบ่งชี้ที่ดีมากหากพลังงานเอาท์พุตยังคงอยู่ประมาณ 30-40% ของศักยภาพพลังงานเดิม แต่ในทางปฏิบัติกลับกลายเป็นน้อยลงไปอีก

ซึ่งหมายความว่าเมื่อวางแผนสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานลมคุณควรประเมินว่าคาดว่าจะมีรายได้ประเภทใด พลังงานไฟฟ้า- ขึ้นอยู่กับความเร็วลม (ลูกบาศก์) และเส้นผ่านศูนย์กลางของกังหันลม (กำลังสอง)

แน่นอนว่าความเร็วลมไม่ใช่ค่าคงที่ แต่สำหรับแต่ละพื้นที่ จะมีการคำนวณตัวบ่งชี้เฉลี่ยรายปี ซึ่งสามารถใช้เป็นแนวทางได้หากมีการคาดการณ์สำหรับอนาคตที่แน่นอน (เดือน ปี ฯลฯ) ตัวบ่งชี้เหล่านี้สามารถดูได้จากแผนภาพแผนที่ด้านล่าง แต่ควรตรวจสอบกับบริการอุตุนิยมวิทยาในพื้นที่จะดีกว่า

ดังนั้น หากคุณมีโครงร่างของขนาดของใบพัดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ถูกสร้างขึ้น คุณสามารถคำนวณกำลังได้เช่นกัน สูตรนี้รวมอยู่ในอัลกอริธึมเครื่องคิดเลขแล้ว

• ขั้นแรกให้ผู้ใช้ระบุความเร็วลม คำอธิบายบางประการเกี่ยวกับเรื่องนี้ การคาดการณ์การผลิตไฟฟ้าในช่วงระยะเวลาหนึ่งดำเนินการอย่างแม่นยำในอัตราเฉลี่ยต่อปี และที่นี่ กำลังไฟพิกัดโดยปกติกังหันลมจะคำนวณตามสิ่งที่เรียกว่าความเร็วลมที่ออกแบบ ซึ่งอาจสูงกว่านี้ถึง 1.5-2 เท่า
• จุดที่สองระบุรัศมีของโรเตอร์กำเนิดลมนั่นคือระยะห่างจากแกนถึงขอบของใบพัด

(น่าสนใจที่ในกรณีนี้ไม่มีสิ่งใดขึ้นอยู่กับจำนวนเบลด รูปภาพจะค่อนข้างตรงกันข้าม - หากมีมากกว่าสามเบลดก็จะแย่ลงเท่านั้นเนื่องจากความเร็วในการหมุนหายไป)

• หากทราบตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบส่งกำลังแบบหมุน (กระปุกเกียร์) ตัวบ่งชี้เหล่านั้นจะถูกระบุไว้ในฟิลด์ที่เหมาะสม หากไม่มีข้อมูลดังกล่าว คุณสามารถปล่อยไว้ตามค่าเริ่มต้นได้

สิ่งที่คุณต้องทำคือคลิกที่ปุ่มการคำนวณและรับผลลัพธ์ เมื่อคำนวณจากความเร็วลมเฉลี่ยต่อปี คุณสามารถจินตนาการได้ว่าในช่วงเวลาหนึ่งๆ จะได้รับพลังงานเท่าใด

เพื่อความผิดหวังครั้งใหญ่ของหลายๆ คน ตัวเลขอาจจะมากกว่าเล็กน้อย ดังนั้นจึงมีหลายสิ่งที่ต้องคิดก่อนตัดสินใจ

เครื่องกำเนิดลม - ความหวังนั้นเป็นจริงแค่ไหน?

อนิจจาที่จะพูดคุยเกี่ยวกับความง่ายในการดำเนินโครงการดังกล่าวและการได้รับ แหล่งที่มาฟรีพลังงานที่จะแก้ปัญหาทั้งหมดจะเป็นการพูดเกินจริงอย่างมาก ขั้นแรก คุณควรประเมินผลประโยชน์ที่จะได้รับ ต้นทุนที่สำคัญที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ และความสามารถของคุณเองตามความเป็นจริง เราหวังว่าการเผยแพร่พอร์ทัลของเราจะช่วยในเรื่องนี้

เนื่องจากราคาไฟฟ้าของผู้บริโภค เช่นเดียวกับก๊าซ น้ำมันเบนซิน และน้ำมันดีเซล เพิ่มขึ้น เจ้าของ บ้านของตัวเองพวกเขากำลังพิจารณาตัวเลือกสำหรับแหล่งจ่ายไฟจากแหล่งพลังงานทดแทนอิสระที่มีต้นกำเนิดและการออกแบบต่างๆ มากขึ้น หนึ่งในที่สุด แหล่งที่มาที่มีอยู่คือพลังงานลม

พลังงานที่ซ่อนอยู่ในลมมีเท่าไร?

เริ่มต้นด้วยการประมาณกำลังคร่าวๆ ที่เราต้องการใช้เพื่อจุดประสงค์ของเราเอง ลองคำนวณพลังงานที่ปล่อยออกมาจากการไหลของอากาศด้วยความหนาแน่นกันดูไหม? และความเร็ว V โดยออกแรงกดบนพื้นที่ S ตามสูตรง่ายๆ:

ป = V3? ส

หากเราใช้ความหนาแน่นของอากาศ = 1.25 กก./ลบ.ม. ความเร็วลม V = 5 m/s และพื้นที่หน้าตัดของกังหันที่มีรัศมี 2 เมตร S = 12.5 m2 ผลลัพธ์คือ 1953 W เช่น น้อยกว่า 2 กิโลวัตต์เล็กน้อย อย่างไรก็ตาม จากพลังงานที่น่าประทับใจนี้ แม้แต่โรงไฟฟ้าพลังงานลม (WPP) ที่ก้าวหน้าที่สุดในปัจจุบันก็สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานไฟฟ้าได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น

ความสูญเสียที่ยิ่งใหญ่ที่สุดนั้นเกี่ยวข้องกับน้ำวน การไหลของอากาศในกังหันและรอบๆ ใบพัดกังหันลม โดยคำนึงถึงค่าสัมประสิทธิ์การแปลงพลังงานลมไม่เกิน การติดตั้งที่ทันสมัย 0.4 – 0.5 โดยคำนึงถึงอัตราต่อรอง การกระทำที่เป็นประโยชน์กระปุกเกียร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเราใช้ค่าเท่ากับ 0.9 และ 0.85 ตามลำดับ และค่ากำลังไฟฟ้าขาออกของโรงไฟฟ้าเดียวกันคำนวณโดยใช้สูตรที่ละเอียด:

พ = ? - อาร์2 วี3 ? ประสิทธิภาพ ed ประสิทธิภาพ gen = 0.45 12.5 125 1.25 0.9 0.85 = 672 W,

ซึ่งคิดเป็นประมาณหนึ่งในสามของพลังงานลมที่ใช้ทั้งหมด ปัจจุบันประสิทธิภาพรวมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมที่มีอยู่ไม่เกิน 40%
การคำนวณเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมคร่าวๆ นี้แสดงให้เห็นว่ามีพลังงานที่ผลิตได้ไม่มากนัก โดยเฉพาะเมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าดีเซลแบบพกพาสมัยใหม่

ในทางปฏิบัติคืออะไร?

เป็นตัวอย่างที่ดี การใช้ประโยชน์พลังงานลมจะได้รับการพิจารณาจากพารามิเตอร์ที่ผลิตโดยบริษัท Wind Electric และแบบจำลองฟาร์มกังหันลม WE3000 ที่ประสบความสำเร็จในการใช้งานจริง การมีโรเตอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4.5 ม. ที่ความเร็วลมที่กำหนด 10 ม./วินาที ให้พลังงาน 3 กิโลวัตต์ และกำลังสูงสุดของเครื่องกำเนิดลมคือ 5.1 กิโลวัตต์ ในการสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ต้องใช้ความเร็วลมอย่างน้อย 2 m/s

การติดตั้งดังกล่าวอาจจ่ายไฟฟ้าได้ดี กระท่อมเล็ก ๆแม้ว่าจะไม่เสมอไปและไม่ใช่ทุกที่ที่คุณสามารถวางใจได้ในสภาพอากาศที่มีลมแรงเพียงพอ

พลังงานลมราคาเท่าไหร่?

ราคาไฟฟ้าที่เกิดจากการติดตั้งฟาร์มกังหันลมในแต่ละกรณีนั้นค่อนข้างง่ายในการคำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

C = (เซนต์ + RE T) / (RT)

เซนต์– ต้นทุนการจัดซื้อและติดตั้งโรงไฟฟ้า
อีกครั้ง– ต้นทุนการดำเนินงานประจำปี
ร– พลังงานที่ผลิตได้ต่อปี (kW ชั่วโมง/ปี)
ต– อายุการใช้งานของฟาร์มกังหันลมเป็นปี (ปกติ 20 ปี)

คุณต้องการพลังเท่าไร?

ก่อนที่จะซื้อโรงไฟฟ้าพลังงานลม คุณควรกำหนดค่าของพลังงานรวมสูงสุดที่ใช้โดยทั้งหมดให้ครบถ้วน เครื่องใช้ในครัวเรือน,เครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในบ้านทุกอย่างที่สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายได้พร้อมๆ กัน และนี่เป็นสิ่งสำคัญมากว่าจะใช้ฟาร์มกังหันลมเป็นส่วนเสริมหรือ แหล่งสำรองข้อมูลพลังงานหรือคุณต้องการถ่ายโอนฟาร์มของคุณไปยังแหล่งจ่ายไฟอัตโนมัติโดยสมบูรณ์

ในกรณีแรก คุณเพียงแค่ต้องทราบการใช้พลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในกรณีที่ไฟฟ้าดับภายนอก และซื้อการติดตั้งพลังงานที่เหมาะสม
เพื่อความเป็นอิสระด้านพลังงานโดยสมบูรณ์ จำเป็นต้องซื้อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมกำลังสูงที่สามารถจัดหาได้ การบริโภคทั้งหมดเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านทั้งหมด แน่นอนว่ามันไม่ถูก แต่คุณไม่จำเป็นต้องซื้อไฟฟ้าจากภายนอกอีกต่อไป

ที่ตั้งสถานีพลังงานลมได้ที่ไหน?

แน่นอนว่าเป็นการดีที่สุดที่จะปล่อยให้ผู้เชี่ยวชาญเลือกสถานที่ตั้งฟาร์มกังหันลม แต่มีกฎพื้นฐาน 3 ข้อที่ควรปฏิบัติตาม:

• กำจัดความปั่นป่วนในการไหลของอากาศใกล้กับกังหัน ความสูงของกังหันลมบนเสาควรสูงกว่าวัตถุอาคารสูงทั้งหมดในระยะ 100 เมตรโดยรอบ 10 เมตร สิ่งนี้ใช้ได้กับทั้งเสาและสายไฟ
• ใช้ ประโยชน์จากธรรมชาติภูมิประเทศ. ความจริงก็คือช่องเขาและหุบเขาเป็นอุโมงค์ลมตามธรรมชาติ และในสถานที่ที่แคบลง ความเร็วลมจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก
• ค้นหาฟาร์มกังหันลมสูงสุด พื้นที่เปิดโล่งเช่นทุ่งนา ริมผืนน้ำ หรือยอดเขา

ขนาดและจำนวนใบกังหันลม

การคำนวณใบพัดของเครื่องกำเนิดลมในกรณีทั่วไปขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ง่ายๆ ที่ต้องเรียนรู้ ยิ่งใบพัดในกังหันมากเท่าไร เส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัดก็จะยิ่งเล็กลงซึ่งต้องใช้ในการสร้างพลังงานที่กำหนด

แหล่งพลังงานผสมผสาน

ในพื้นที่ที่ลมเปลี่ยนทิศทางและความแรงมักขึ้นอยู่กับความผันผวนของฤดูกาลหรือด้วยเหตุผลอื่นใดมากที่สุด ตัวเลือกที่เชื่อถือได้ แหล่งจ่ายไฟอัตโนมัติจะมีแหล่งพลังงานสองแหล่งรวมกัน เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ไฟฟ้าดับ ควรใช้แผงโซลาร์เซลล์หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเล็กๆ น้อยๆ ควบคู่ไปกับฟาร์มกังหันลม

แน่นอนว่าพลังของกังหันลมนั้นขึ้นอยู่กับความเร็วลม เช่นเดียวกับพลังของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับความสว่าง แสงแดดหรือกำลังของกังหันไฮดรอลิกขึ้นอยู่กับความเร็วการไหลของน้ำ แต่เราไม่เข้าใจว่าเครื่องกำเนิดลมขึ้นอยู่กับความเร็วลมอย่างไร เนื่องจากเราไม่รู้ว่าในตัวลมนั้นมีพลังงานมากแค่ไหน มีพลังงานมากในลม เช่น ป้ายโฆษณากว้าง 1 เมตรและสูง 1 เมตรที่ความเร็วลม 5 เมตร/วินาที มีแรงดัน 75 วัตต์ และถ้ากำบังวัดได้ 3 x 3 เมตร พลังงานลมที่ 5 เมตรต่อวินาทีจะเท่ากับ 675 วัตต์ ยิ่งไปกว่านั้น หากความเร็วลมลดลงครึ่งหนึ่ง พลังจะลดลงแปดเท่า และหากลมพัดด้วยความเร็วสองเท่า พลังแรงกดดันบนโล่จะเพิ่มขึ้นแปดเท่า การพึ่งพาพลังงานลมด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นคือลูกบาศก์

แต่ใบพัดของกังหันลมแนวนอนหรือโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดลมแนวตั้งนั้นเป็นโครงสร้างที่หมุนได้ ซึ่งจะมีแรงดันเท่ากับแผงกำบัง แต่ไม่สามารถเปลี่ยนพลังงานลมทั้งหมดให้เป็นการหมุนได้ กังหันลมแนวนอนที่ดีที่สุดสามารถใช้พลังงานจากลมได้ถึง 47% และกังหันลมแบบถังสามารถใช้พลังงานได้ถึง 25% ประสิทธิภาพโดยเฉลี่ยของกังหันลมแนวนอนตามปกติคือ 0.4 และไม่คงที่ เนื่องจากใบพัดมีรูปทรงตามหลักอากาศพลศาสตร์คงที่ ซึ่งสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดที่ความเร็วลมที่แน่นอนเท่านั้น เช่นเดียวกับโรเตอร์แนวตั้ง เนื่องจากใบพัดมีขนาดคงที่เช่นกัน

ในขั้นตอนนี้ผมคิดว่าชัดเจนว่าพลังของเครื่องกำเนิดลมนั้นถูกกำหนดโดยความแรงของลมหรืออีกนัยหนึ่งคือความเร็วของลมที่ไหล นอกจากนี้ขนาดของใบพัดยังกำหนดจากพื้นที่ของพลังงานลมที่สามารถรับได้ เป็นที่แน่ชัดว่ายิ่งใบพัดมีขนาดใหญ่เท่าใด ก็จะยิ่ง "จับ" ลมและดึงพลังงานออกไปมากขึ้นเท่านั้น ประการที่สามคือประสิทธิภาพของใบพัด นี่เป็นปัจจัยสำคัญเช่นกัน ยิ่งมีประสิทธิภาพมากเท่าใด ใบพัดก็จะยิ่งมีพลังงานมากขึ้นเท่านั้น และราคาของเครื่องกำเนิดลมก็จะถูกลงด้วย

ตัวอย่างเช่น ใบพัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 เมตร ที่ความเร็วลม 5 เมตร/วินาที จะมีกำลังประมาณ 210 วัตต์ และที่ความเร็ว 10 เมตร/วินาที จะเป็น 1.8 กิโลวัตต์ ถ้าประสิทธิภาพสูงแน่นอน โดยทั่วไป การพูดประสิทธิภาพเป็นสิ่งที่ผิด คุณต้องพูดค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานลม นั่นคือ ค่าสัมประสิทธิ์ใบพัดของประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ใบพัดเครื่องกำเนิดลมเป็นสิ่งที่ค่อนข้างซับซ้อนและนอกเหนือจากเส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัดแล้วยังมีความเร็วของใบพัดอีกด้วยซึ่งจำเป็นต้องเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เหมาะสม ความเร็วคือความเร็วของปลายใบพัดสัมพันธ์กับความเร็วลม โดยปกติแล้ว ปลายใบพัดในโหมดการทำงานจะเคลื่อนที่เร็วกว่าความเร็วลม 5-7 เท่าสำหรับใบพัดแบบสามใบ นี่เป็นวิทยาศาสตร์ที่ค่อนข้างซับซ้อน และคุณจะไม่เข้าใจอะไรเกี่ยวกับมันในตอนแรก ด้านล่างนี้เป็นตารางกำลังใบพัด ขึ้นอยู่กับขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางใบพัดและความเร็วลมที่ KIEV 0.45

ต่อไปเราจะมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ประสิทธิภาพเฉลี่ยของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามักจะอยู่ที่ 0.8 แต่ประสิทธิภาพนี้ขึ้นอยู่กับความเร็ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถมีประสิทธิภาพสูงสุดได้ถึง 96% แต่เฉพาะในช่วงความเร็วที่แคบเท่านั้น และขึ้นอยู่กับความต้านทานโหลดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและความต้านทานของขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นอกจากนี้ประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอาจต่ำกว่า 50% หากโหลดไม่ถูกต้อง แต่ไม่สามารถโหลดได้อย่างถูกต้องเนื่องจากที่ความเร็วต่างกันก็ต้องการโหลดต่างกัน และความเร็วก็แตกต่างกันเนื่องจากความเร็วลมเปลี่ยนแปลง ความเร็วของใบพัดก็เปลี่ยนด้วย และด้วยเหตุนี้เครื่องกำเนิด

โดยทั่วไปนี่ก็เป็นเรื่องยากเช่นกัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องตรงกับกำลังของใบพัดและมีกำลังน้อยกว่าใบพัดเล็กน้อยในการหมุนรอบที่หลากหลายจากนั้นโซ่ทั้งหมดนี้จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

พลังของเครื่องกำเนิดลมเป็นตัวกำหนด:

ความเร็วลม

เส้นผ่านศูนย์กลางของล้อลม (ใบพัดหรือโรเตอร์)

ล้อลม KIEV

ประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

อะไรเป็นตัวกำหนดพลังของเครื่องกำเนิดลม
กำลังของเครื่องกำเนิดลมขึ้นอยู่กับความแรงของลม เส้นผ่าศูนย์กลางของใบพัด และกำลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น สกรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 เมตรจะมีกำลัง

ในศตวรรษที่ 21 มนุษยชาติมีความคิดเกี่ยวกับการใช้แหล่งพลังงานที่สามารถเป็นแหล่งสำรองที่ไม่สิ้นสุดเนื่องจากการหมุนเวียนของพวกมันมากขึ้นกว่าที่เคย แหล่งที่มาดังกล่าวได้แก่ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์กังหันลม และโรงไฟฟ้าพลังน้ำ หลากหลายชนิด. ปัจจัยทางธรรมชาติกำหนดข้อจำกัดของตนเองในการใช้แหล่งพลังงานทดแทนทั้งหมด ข้อจำกัดขั้นต่ำเหล่านี้เป็นเรื่องปกติสำหรับพลังงานลม ซึ่งมีกำลังการผลิตเพิ่มขึ้นหลายร้อยเมกะวัตต์ทุกปี

ประสิทธิภาพ ฟาร์มกังหันลมมุ่งมั่น ความเร็วเฉลี่ยลมซึ่งสามารถแปลง "ประโยชน์" โดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้ เกณฑ์ที่สมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจสำหรับการติดตั้งเครื่องกำเนิดลมคือความเร็ว 4 m/s ประสิทธิภาพสูงสุดที่เครื่องกำเนิดลมสามารถทำได้ที่ความเร็วลม 9...12 เมตร/วินาที นอกจากความเร็วลมแล้ว ขนาดทางเรขาคณิตของเครื่องกำเนิดลมยังมีความสำคัญต่อพลังงานลมอีกด้วย เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์และพื้นที่ใบพัด เส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์จะเป็นตัวกำหนด พลังที่มีประโยชน์ซึ่งสามารถหาได้จากเครื่องกำเนิดลม: สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางโรเตอร์ 1 ม. กำลังสูงสุดที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎีคือ 1.6 กิโลวัตต์และสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ม. ก็คือ 39.3 กิโลวัตต์แล้ว กำลังสูงสุดเครื่องกำเนิดลมยังถูกกำหนดโดยความสูงของเสาซึ่งช่วยให้ใบพัดของการติดตั้งสามารถแปลงลมด้วยความเร็วที่สูงขึ้น

การออกแบบเครื่องกำเนิดลมยังมีบทบาทสำคัญในการคำนวณพลังงานอีกด้วย เกณฑ์แรกที่จำแนกเครื่องกำเนิดลมเกี่ยวข้องกับตำแหน่งของแกนการหมุนของกังหันลม อุตสาหกรรมการผลิตเครื่องกำเนิดลมแบบแนวนอนและ แกนแนวตั้งการหมุน กังหันลมผลิตไฟฟ้าเพียง 5% เท่านั้นที่ผลิตขึ้นโดยมีแกนหมุนในแนวตั้ง เนื่องจากประสิทธิภาพที่สามารถทำได้ตามทฤษฎีสำหรับการติดตั้งดังกล่าวมีเพียง 22% เท่านั้น สำหรับเครื่องกำเนิดลมแบบแกนนอนประสิทธิภาพสูงสุดคือ 59%

กำลังของเครื่องกำเนิดลมยังขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ความปั่นป่วนของการไหลของลม ความหนาแน่นของมวลอากาศ ความสม่ำเสมอของการกระจายโหลดตามแนวแกนของเครื่องกำเนิดลม เป็นต้น ตามสูตรมาตรฐานในการคำนวณกำลัง ประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดลมจะแปรผันโดยตรงกับกำลังสามของความเร็วลมและกำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลางโรเตอร์ ดังนั้นสำหรับภูมิภาคที่มีความเร็วลมสูงเป็นสองเท่า กำลังของเครื่องกำเนิดลมจะเพิ่มขึ้น 8 เท่าทันที โดยที่ ทางเลือกที่ถูกต้องอัตราพลังงานของเครื่องกำเนิดลมไม่ควรขึ้นอยู่กับกำลังไฟฟ้าโหลดสูงสุด แต่ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการที่มีอิทธิพลต่อการทำงานของอุปกรณ์สร้างพลังงานและเครือข่ายโหลด

อะไรเป็นตัวกำหนดพลังของเครื่องกำเนิดลม?
ประสิทธิภาพของฟาร์มกังหันลมถูกกำหนดโดยความเร็วลมเฉลี่ยที่กังหันลมสามารถแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ "อย่างมีประโยชน์"

เครื่องกำเนิดลม

เครื่องกำเนิดลมเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานจลน์ของการไหลของอากาศลมเป็นพลังงานการหมุนของโรเตอร์ ตามด้วยการแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า

ความเร็วลมเฉลี่ยใน Yaroslavl สำหรับ ฤดูร้อนคือ 4.9 เมตร/วินาที และสำหรับสามเดือนที่หนาวที่สุด - 5 เมตร/วินาที ซึ่งช่วยให้เราหวังว่าจะผลิตพลังงานสูงเพียงพอจากเครื่องกำเนิดลม

นี่คือตารางความเร็วลมเฉลี่ย (เป็นเมตร/วินาที) ที่ระดับความสูง 10 เมตรในยาโรสลาฟล์และเปเรสลาฟล์-ซาเลสสกี:

นอกจากนี้ ยังมีตารางความแรงลมรายเดือนที่น่าสนใจซึ่งจัดทำขึ้นจากการสังเกตการณ์ทางอุตุนิยมวิทยาตั้งแต่วันที่ 1 กรกฎาคม พ.ศ. 2549

พลังงานลมกำเนิด ปขึ้นอยู่กับความเร็วลม วี,ความหนาแน่นของอากาศ พีและกวาดพื้นที่ ส: P=0.5*p*S*V^3

ขึ้นอยู่กับความพร้อมของทรัพยากรลมและพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบในอุดมคติสำหรับการจ่ายพลังงานอัตโนมัติเต็มรูปแบบให้กับฟาร์มที่อยู่ห่างไกลจากโครงข่ายไฟฟ้าทางอุตสาหกรรมอาจประกอบด้วยส่วนประกอบต่อไปนี้:

1. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเบนซิน/ดีเซล/แก๊ส 3-6 kW พร้อมสตาร์ทเตอร์และระบบสตาร์ทอัตโนมัติ (SAP "Energy")
2. MAP "พลังงาน" 3-18 kW 48-220V มีตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ในตัว จำนวน 4-8 ชิ้น แบตเตอรี่ 200 Ah เชื่อมต่อกับ 48 V (เพื่อความเป็นอิสระ แบตเตอรี่แบบฉุดจะดีกว่า)
3. เซตของเลขคู่ แผงเซลล์แสงอาทิตย์เชื่อมต่อกับไฟ 48 V โดยควรใช้กำลัง 2000 W พร้อมตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ MPPT แยกต่างหาก (ที่มีกำลังไฟทั้งหมด) แผงเซลล์แสงอาทิตย์สูงถึง 600 W คุณสามารถใช้ตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ที่พบในตัวควบคุมเครื่องกำเนิดลมได้) เราขอแนะนำตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ ECO Energy MPPT Pro ของเรา
4. กังหันลมผลิตไฟฟ้า 2 หรือ 3 KW-48V พร้อมตัวควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่ 48 V

ควรติดตั้งอุปกรณ์ทั้งหมดภายในโรงจอดรถหิน (สำหรับฉนวนกันเสียง) ซึ่งอยู่ห่างจากตัวบ้านหลัก ( สายไฟฟ้าจากนั้นไปที่บ้านจะวางในท่อใต้ดิน)

แต่จำไว้ว่าแบตเตอรี่มีอายุการใช้งานน้อยกว่ามากที่อุณหภูมิสูง (ที่ +35 C น้อยกว่าที่ +25 C 2 เท่า) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถให้ความร้อนในโรงรถได้สูงถึง +50 C ดังนั้นจึงควรแยกแบตเตอรี่ออกจากกันจะดีกว่า

อ่านเกี่ยวกับการกำจัดก๊าซไอเสียออกจากสถานที่ การระบายอากาศ และการลดเสียงรบกวนในหน้าเฉพาะสำหรับโรงไฟฟ้า

แผงโซลาร์เซลล์ติดตั้งบนหลังคาทำมุม 40-60 องศา ไปทางขอบฟ้า ไปทางทิศใต้ (หรือไปทางกำแพงด้านใต้ในแนวตั้ง)

เครื่องกำเนิดลมได้รับการติดตั้งบนเสาเหล็กสูง 10-18 ม. ใกล้กับโรงรถ (การเดินสายไฟภายในเสาแล้วต่อลงใต้ดินเข้าไปในโรงรถ)

ค่าใช้จ่ายรวมของชุดอุปกรณ์ดังกล่าวขึ้นอยู่กับการดัดแปลงที่เลือกอาจเป็น 200-500,000 รูเบิล และสูงกว่านั้นอีก

ฉันเลือกเครื่องกำเนิดลม LOW WIND ขนาด 48 V 2.5/3.5 kW ราคา 93,100 รูเบิล และเสาสูง 12 เมตรราคา 49,500 รูเบิล นี่คือคุณสมบัติหลักของเครื่องกำเนิดลมนี้:

ชุดกังหันลมขนาด 2.5/3.5 kW ประกอบด้วย:
- ใบพัด, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วย แม่เหล็กถาวร, โรเตอร์, ไกด์ส่วนท้าย, เบลดส่วนท้าย และยังแตกต่างจากคู่แข่งหลายราย ชุดนี้ประกอบด้วยตัวควบคุมการชาร์จพร้อมการถ่ายโอนข้อมูลโหลดบนองค์ประกอบความร้อน ราคาชุดละ 93,100 รูเบิล

คุณต้องซื้อ (หรือทำด้วยตัวเอง) เสา ชุดแบตเตอรี่ และอินเวอร์เตอร์

ลักษณะทางเทคนิคของเครื่องกำเนิดลม 2.5/3.5 kW 48 V

พลังงานลมกำเนิด
เครื่องกำเนิดลมเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานจลน์ของลมที่ไหลเป็นพลังงานการหมุนของโรเตอร์ก่อน แล้วจึงแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า

พลังงานลมกำเนิด

กังหันลมขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่ในเขตชานเมืองของเมืองต่างๆ เป็นสิ่งที่พบเห็นได้ทั่วไปในยุโรปและสหรัฐอเมริกา

ยิ่งไปกว่านั้น ยักษ์ที่สวยงามเหล่านี้ไม่เพียงติดตั้งบนบกเท่านั้น แต่ยังติดตั้งในบริเวณน้ำอีกด้วย

1. ปัจจุบันแนวคิดการผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยใช้พลังงานลมไม่ใช่นวัตกรรม ความพยายามครั้งแรกเพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้าจากพลังงานลมเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2430-2531 ของศตวรรษที่ 19 โดยผู้ก่อตั้งชาวอเมริกัน อุตสาหกรรมไฟฟ้า Charles F. Brush ผู้สร้างต้นแบบกังหันลมควบคุมอัตโนมัติเพื่อผลิตไฟฟ้า

กังหันขนาดใหญ่ลำนี้ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางโรเตอร์ 17 เมตร ขับเคลื่อนด้วยใบพัด 144 ใบที่ทำจาก... จากซีดาร์

2. กังหันลมแห่งแรกในยุโรปถูกสร้างขึ้นในปี 1900 และเมื่อเริ่มต้นสงครามโลกครั้งที่สอง มีการใช้สถานีพลังงานลมหลายล้านแห่งบนโลกนี้เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานลม

3. การออกแบบที่ทันสมัยกังหันลม

4. กังหันลมสมัยใหม่เป็นหอคอยเหล็กที่มีความสูง 70 ถึง 125 ม. ซึ่งด้านบนมีการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพร้อมโรเตอร์ที่มีใบพัดยาว 56 เมตรที่ทำจากวัสดุคอมโพสิต

5. ปัจจุบันในการแปลงพลังงานลมเป็นพลังงานไฟฟ้า ไม่เพียงแต่ใช้กังหันลมขนาดเล็ก (สำหรับบ้านหลังเดียว) เท่านั้น แต่ยังใช้กังหันลมขนาดใหญ่ด้วยซึ่งทำให้สามารถจ่ายไฟฟ้าในพื้นที่ขนาดใหญ่ได้

ภาพถ่ายแสดงให้เห็นกังหันลมขนาดยักษ์ ซึ่งบ้านที่อยู่ด้านล่างของภาพดูเหมือนมีขนาดเล็กผิดปกติ

6. หนึ่งในกังหันลมที่ใหญ่ที่สุดด้วยกำลังการผลิต 4.5 เมกะวัตต์ สร้างขึ้นในเยอรมนีใกล้กับเมืองมักเดบูร์กในเดือนกันยายน พ.ศ. 2545 เป็นหอคอยสูง 120 เมตรซึ่งมีโรเตอร์ติดอยู่

โรเตอร์ของกังหันลมดังกล่าวประกอบด้วยใบพัดสามใบ ซึ่งแต่ละใบมีความยาว 52 เมตร และกว้าง 6 เมตร และมีน้ำหนักต่อใบ 20 ตัน

7. โรเตอร์กังหันลม

8. ภาพถ่ายแสดงใบพัดของกังหันลมขนาดยักษ์

9. ความสำเร็จล่าสุดในด้านพลังงานลมคือกังหันลม ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์ซึ่งเกินปีกของเครื่องบินขนาดยักษ์ แม้แต่เช่น Ruslan ก็ตาม พลังของการติดตั้งดังกล่าวอยู่ที่ 1 ถึง 2 เมกะวัตต์และสามารถจ่ายไฟฟ้าให้กับอาคารพักอาศัยสมัยใหม่ได้ 800 หลัง

10. ปีนี้ งานกำลังดำเนินการในประเทศนอร์เวย์เพื่อสร้างกังหันลมที่ใหญ่ที่สุดในโลก ซึ่งจะจ่ายไฟฟ้าให้กับบ้าน 2,000 หลังในคราวเดียว ได้รับการออกแบบให้มีความสูง 533 ฟุต (162 เมตร) และมีเส้นผ่านศูนย์กลางโรเตอร์ 475 ฟุต (144 เมตร) ต้นทุนโครงการของต้นแบบแผ่นเสียงสูงถึง 67.5 ล้านดอลลาร์

11. ปัจจุบันสถิติด้านขนาดและพลังงานอยู่ที่เครื่องกำเนิดลม Enercon E-126 ซึ่งมีความสูง 141 เมตร ซึ่งมีกำลังไฟฟ้าถึง 7 เมกะวัตต์ สร้างขึ้นใกล้กับเมืองเอมเดนในประเทศเยอรมนี

12. งานติดตั้งสำหรับการติดตั้งกังหันลม Enercon E-126:

13. ภาพถ่ายแสดงกังหันลม Enercon E-126 ในระดับความสูงเต็มความสูง

14.งานติดตั้งติดตั้งกังหันลมบนพื้นที่น้ำ

15. กังหันลมที่สูงที่สุดในโลกซึ่งติดตั้งในจังหวัดซานฮวนที่ระดับความสูง 4,110 เมตรเหนือระดับน้ำทะเล มีชื่ออยู่ใน Guinness Book of Records เป็นเจ้าของโดยบริษัทเหมืองแร่ทองคำที่ใหญ่ที่สุดในโลก Barrick

16. ปัจจุบัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทรงพลังที่สุดไม่ได้ถูกสร้างขึ้นโดยการเพิ่มน้ำหนักและขนาดของใบพัด แต่ผ่านการประดิษฐ์ทางวิศวกรรมขั้นสูง

17. การติดตั้งกังหันลมซึ่งในตอนแรกมีราคาแพง โดยมีอายุการใช้งานประมาณ 25 ปี จะจ่ายเองภายใน 7 ปีแรกของการทำงาน

18. เดนมาร์กเป็นผู้นำในยุโรปด้านการใช้พลังงานลม กังหันลมในเดนมาร์กมักตั้งอยู่บนแนวปะการังหินและน้ำตื้น ในระยะทางประมาณ 2 กม. จากชายฝั่ง

19. สถานที่ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในยุโรปในการติดตั้งกังหันลมถือเป็นหมู่เกาะ Outer Hybrids ของสกอตแลนด์ซึ่งทางตอนเหนือถูกลมพัดตลอดเวลา

20. เมื่อปลายปีที่แล้ว Deepwater Wind กำลังทำงานเกี่ยวกับการออกแบบฟาร์มกังหันลมที่ลึกที่สุดในโลก

21. มีการวางแผนว่าจะสร้างขึ้นในระยะทาง 29 ถึง 43 กม. จากชายฝั่งโรดไอส์แลนด์และแมสซาชูเซตส์ ที่นั่นจะมีการผลิตไฟฟ้าได้มากถึง 1,000 เมกะวัตต์ ซึ่งเทียบได้กับปริมาณพลังงานที่ผลิตได้จากหน่วยพลังงานนิวเคลียร์

กังหันลมจะถูกสร้างขึ้นในทะเลที่ระดับความลึก 52 เมตร ซึ่งลึกกว่าโรงไฟฟ้าพลังงานลมสมัยใหม่อื่นๆ อย่างมาก

พลังงานลมกำเนิด
กังหันลมขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่ในเขตชานเมืองเป็นปรากฏการณ์ทั่วไปในยุโรปและสหรัฐอเมริกา ยิ่งไปกว่านั้น ยักษ์ที่สวยงามเหล่านี้ไม่เพียงติดตั้งบนบกเท่านั้น แต่ยังติดตั้งในบริเวณน้ำอีกด้วย 1. ปัจจุบันแนวคิดในการได้รับพลังงานไฟฟ้าด้วย&nbspโดยใช้กำลังใน...

การคำนวณกังหันลมแนวตั้งนั้นไม่แตกต่างจากการคำนวณกังหันลมแนวนอนทั่วไป แต่การคำนวณมีลักษณะเฉพาะของตัวเองเนื่องจากกังหันลมแนวตั้งประเภท "บาร์เรล" ทำงานไม่ได้เกิดจากการยก แต่เนื่องจากแรงลมบนใบพัด ต่อไปผมจะยกตัวอย่างการคำนวณกังหันลมในแง่ทั่วไป แม้ว่าการคำนวณจะค่อนข้างแม่นยำ แต่ก็ให้แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับพลังของเครื่องกำเนิดลม แต่ไม่ได้คำนึงถึงปัจจัยหลายประการที่อาจส่งผลต่อผลลัพธ์ที่แท้จริงอย่างมีนัยสำคัญ

เครื่องกำเนิดลมแนวตั้งแบบโฮมเมด

ตัวอย่างเช่นภาพถ่ายกังหันลมแนวตั้งประเภท "บาร์เรล"

เช่น เราต้องการสร้างกังหันลมประเภท “ถัง” มีความกว้าง 2 เมตร สูง 3 เมตร ไม่มีจำนวนใบมีด ความสำคัญพิเศษและสมมุติว่าเรามีใบมีดครึ่งวงกลม 4 ใบ ขั้นแรก เราต้องค้นหาว่าโดยทั่วไปเราสามารถได้รับพลังงานจากโรเตอร์นี้เท่าใด

มีสูตรคำนวณง่ายๆ ดังนี้

P=0.6*ส*วี^3

ป- กำลังวัตต์

ส- พื้นที่กวาดใบมีด ตร.ม.

วี^3- ความเร็วลม ลูกบาศก์เมตร/วินาที

0.6 คือความเร็วลม ลมที่เคลื่อนที่ในอวกาศจะถูกรวมเป็นหนึ่ง แต่เมื่อลมเข้าใกล้สิ่งกีดขวางใด ๆ จะสูญเสียความเร็วและพลังไป เนื่องจากเราไม่ทราบการสูญเสียความเร็ว เราจะใช้ 0.6 โดยคำนึงถึงความจริงที่ว่าลมจะสูญเสียความเร็ว 33%

นอกจากนี้สูตรคำนวณพื้นที่วงกลม S=πr2, ที่ไหน

π - 3,14

ร- รัศมีของวงกลมยกกำลังสอง

โดยทั่วไป กังหันลมแนวตั้ง เช่น ป้ายโฆษณา จะทำให้ลมพัดช้าลงอย่างมาก และ ถุงลมนิรภัยโดยพบว่าส่วนใหม่ของลมกระจายไปด้านข้างและพลังงานลม 30-40% หายไปโดยไม่ร่วมแรงกดบนใบพัด ดังนั้นประสิทธิภาพโดยรวมหรือ KIEV ที่ถูกต้องของล้อลมคือ กังหันลมแนวตั้งค่อนข้างต่ำและมีเพียง 10-20% ของพลังงานลมเท่านั้น

จากการวิเคราะห์กังหันลมแนวตั้งแบบโฮมเมด KIEV นั้นเป็น 10% ของทั้งหมด แต่เราเป็นคนมองโลกในแง่ดีดังนั้นฉันจะใช้ KIEV 0.2 แม้ว่าประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบส่งกำลังจะไม่ถูกนำมาพิจารณาที่นี่

0.6*6*2*2*2*0.2=5.76 วัตต์ที่ 2 เมตร/วินาที

0.6*6*3*3*3*0.2=19.44 วัตต์ที่ 3 เมตร/วินาที

0.6*6*4*4*4*0.2=46.08 วัตต์ที่ 4 เมตร/วินาที

0.6*6*5*5*5*0.2=90 วัตต์ที่ 5 เมตร/วินาที

0.6*6*7*7*7*0.2=246 วัตต์ที่ 7 เมตร/วินาที

0.6*6*10*10*10*0.2=720 วัตต์ที่ 10 เมตร/วินาที

ตอนนี้ชัดเจนว่าโรเตอร์นี้มีความสามารถอะไร ต่อไป เราต้องติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับโรเตอร์นี้เพื่อให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถสร้างพลังงานสูงสุดที่เป็นไปได้ที่มีอยู่ในโรเตอร์ และในเวลาเดียวกันก็ไม่ทำให้โรเตอร์ทำงานหนักเกินไป เพื่อให้สามารถหมุนได้และความเร็วไม่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ . มิฉะนั้นจะไม่สมเหตุสมผล การผลิตพลังงานจะลดลงอย่างมาก ในการปรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เราจำเป็นต้องหาความเร็วของล้อลมในแต่ละความเร็วลม

ต่างจากกังหันลมแนวนอนที่ความเร็วการหมุนของปลายใบมีดมักจะอยู่ที่ 5 เท่า ความเร็วที่เร็วขึ้นลม, เครื่องกำเนิดลมแนวตั้งไม่สามารถหมุนได้เร็วกว่าความเร็วลม นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าที่นี่ลมเพียงแค่ดันใบมีดและเริ่มเคลื่อนที่ไปตามกระแสลมที่พัดผ่าน ใบพัดแนวนอนทำงานเนื่องจากแรงยกที่เกิดขึ้นที่ด้านหลังของใบพัด และดันใบพัดไปข้างหน้า และในกรณีนี้ ความเร็วจะถูกจำกัดโดยคุณสมบัติทางอากาศพลศาสตร์ของใบพัดและแรงยกเท่านั้น

เราจะไม่ลงรายละเอียด และจะกลับไปที่วงล้อลมของเรา ในการคำนวณรอบการหมุนของโรเตอร์ที่มีขนาด 2*3 เมตร โดยที่ความกว้างของโรเตอร์คือ 2 เมตร คุณจะต้องหาเส้นรอบวงของโรเตอร์ 2*3.14=6.28 เมตร กล่าวคือ ในการหมุนหนึ่งครั้ง ปลายใบมีดจะเคลื่อนที่ได้ระยะทาง 6.28 เมตร ซึ่งหมายความว่าในอุดมคติแล้ว เลี้ยวเต็มโรเตอร์จะสร้างกระแสลมที่พัดผ่านยาว 6.28 เมตร แต่เนื่องจากพลังงานถูกใช้ไปกับการหมุน การส่งกำลัง และแม้กระทั่งการหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งถูกโหลดโดยแบตเตอรี่ ความเร็วจึงลดลงโดยเฉลี่ยครึ่งหนึ่ง และโรเตอร์จะทำการปฏิวัติเต็มที่ในกระแสลม 12 เมตร

จากนั้นปรากฎดังนี้ ถ้าลมมีความเร็ว 3 m/s ดังนั้นด้วยลมนี้ โรเตอร์จะหมุน 0.4 รอบในหนึ่งวินาที และใน 4 วินาทีจะหมุนเต็มวง และในหนึ่งนาทีที่มีลม 3 เมตร/วินาที จะเท่ากับ 60:4 = 15 รอบต่อนาที

ที่ 3 เมตร/วินาที 12:3=4, 60:4=15 รอบต่อนาที

ที่ 4 เมตร/วินาที จะเป็น 12:4=3, 60:3=20rpm

ด้วยความเร็วลม 5 เมตร/วินาที 12:5=2.4, 60:2.4=25rpm

ที่ 7 เมตร/วินาที 12:7=1.71, 60:1.71=35 รอบต่อนาที

ที่ 10 เมตร/วินาที 12:10=1.2, 60:1.2=50 รอบต่อนาที

ฉันคิดว่าความเร็วของวงล้อลมตอนนี้ชัดเจนแล้วและก็รู้แล้ว ยิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางของวงล้อลมมีขนาดใหญ่ ความเร็วลมก็จะยิ่งต่ำลงเมื่อเทียบกับความเร็วลม ตัวอย่างเช่น วงล้อลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 เมตร จะหมุนเร็วเป็นสองเท่าของวงล้อลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เมตร

ตอนนี้เราต้องการเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ควรสร้างพลังงานด้วยความเร็วเหล่านี้ ไม่มีอีกแล้วเกินกว่าที่ล้อลมจะผลิตได้ และถ้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีกำลังมากกว่า โรเตอร์ก็จะทำงานหนักเกินไป และจะไม่สามารถหมุนได้ตามความเร็วของมัน ส่งผลให้ความเร็วต่ำและกำลังโดยรวมจะต่ำ ด้วยความเร็วลม 3 เมตรต่อวินาที 15 รอบต่อนาที และกำลังล้อลม 19 วัตต์คุณต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อโหลดโรเตอร์ไม่เกิน 19 วัตต์ สิ่งนี้คำนึงถึงประสิทธิภาพของกระปุกเกียร์ (ถ้ามี) และประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเอง มักจะไม่ทราบประสิทธิภาพของกระปุกเกียร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แต่ก็มีการสูญเสียที่สำคัญเช่นกันและโดยทั่วไปพลังงานจะสูญเสียไป 20-50% และมีเพียง 50% เท่านั้นที่ไปที่แบตเตอรี่ที่เอาต์พุตซึ่งมีประมาณ 10 วัตต์ ในกรณีของเรา

หากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโอเวอร์โหลดล้อลม ความเร็วของมันจะไม่ถึงความเร็วที่กำหนดและจะต่ำกว่าความเร็วลมอย่างมาก ซึ่งจะทำให้ความเร็วและกำลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลดลง นอกจากนี้ใบพัดซึ่งมีความเร็วช้ากว่ามากเมื่อเทียบกับลม จะชะลอตัวลงอย่างมาก และลมจะกระจายไปด้านข้าง ส่งผลให้พลังของวงล้อลมลดลงมากยิ่งขึ้น ดังนั้น เมื่อใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทรงพลังเกินไป พลังงานที่ใช้กับแบตเตอรี่จะน้อยกว่าที่ควรจะเป็นหลายเท่า หรือในทางกลับกันเมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอ่อนเกินไปและที่ 15 รอบต่อนาทีของล้อลมไม่สามารถโหลดล้อลมได้เต็มที่ก็ปรากฎว่าเราใช้พลังงานน้อยลงจากที่เป็นไปได้มาก

ด้วยเหตุนี้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องตรงกับกำลังของล้อลม นี่เป็นวิธีเดียวที่เราสามารถดึงพลังงานสูงสุดที่เป็นไปได้จากล้อลม นี้สามารถพูดได้มากที่สุด งานที่ยากลำบากเนื่องจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถทำได้อย่างแน่นอน ลักษณะที่แตกต่างกันแรงดันและกระแสเพื่อการปฏิวัติ ในการเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้า คุณต้องบิดเครื่องบนแบตเตอรี่และวัดพลังงานที่ส่งออก หรือคำนวณโดยใช้สูตร แล้วลองปรับให้เข้ากับล้อลมดูครับ

ตัวอย่างเช่น เครื่องปั่นไฟที่ 300 รอบต่อนาทีมี 1 แอมป์บนแบตเตอรี่ 14 โวลต์ ซึ่งเท่ากับประมาณ 14 วัตต์ และล้อลมผลิต 19 วัตต์ที่ 15 รอบต่อนาที ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องใช้ตัวคูณ 1:20 เพื่อให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนที่ 300 รอบต่อนาที ที่ 5 เมตรต่อวินาที ความเร็วของล้อลมคือ 25 รอบต่อนาที และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะหมุนด้วยความเร็ว 500 รอบต่อนาที กำลังของกังหันลมของเราเพียง 90 วัตต์ แต่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเกินกำลังและผลิตได้ 200 วัตต์ กังหันลมจะไม่ทำงานเช่นนั้น แต่จะหมุนช้าๆ และไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ 90 วัตต์ ไม่ต้องพูดถึง 200 วัตต์เลย วิธีแก้ไขคือการสละการเริ่มต้นการชาร์จและสร้างกระปุกเกียร์ 1:15 หรือเพิ่มความสูงของล้อลมเป็นสองเท่าเพื่อให้ล้อลมดึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ดังนั้นจึงจำเป็นที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องตรงกับกำลังและความเร็วตลอดช่วงการหมุนของวงล้อลม และหากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีกำลังไม่เพียงพอ คุณจะต้องเพิ่มอัตราทดเกียร์ของตัวคูณหรือลดโรเตอร์เพื่อให้เกิดความสมดุลระหว่างความเร็วและกำลังของล้อลมและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า บ่อยครั้งที่ผู้คนติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากสิ่งที่พวกเขาหาได้โดยไม่มีการคำนวณใด ๆ เลย และสร้างวงล้อลมหลังจากดูวิดีโอจาก YouTube มากพอ แต่สุดท้ายกลับกลายเป็นว่าเครื่องกำเนิดลมไม่ทำงานในลมต่ำและมีเพียงน้อยนิด ในแง่ของอำนาจ