Tất cả về tuabin gió

Để cải thiện điều kiện sống, nhân loại sử dụng nước, các khoáng chất khác nhau. Gần đây, các nguồn năng lượng thay thế đã trở nên phổ biến, đặc biệt là năng lượng gió. Nhờ có cái sau, con người đã học được cách tiếp nhận cung cấp năng lượng cho cả nhu cầu sinh hoạt và công nghiệp.

Do nhu cầu về các nguồn năng lượng đang tăng lên hàng ngày và trữ lượng các vật mang năng lượng thông thường ngày càng giảm, việc sử dụng các nguồn năng lượng thay thế ngày càng trở nên phù hợp hơn mỗi ngày. Gần đây, các nhà khoa học và kỹ sư thiết kế đã và đang chế tạo ra những mẫu tuabin gió mới. Việc sử dụng các công nghệ mới nhất cải thiện các đặc tính chất lượng của các đơn vị và giảm số lượng các khía cạnh tiêu cực trong cấu trúc.

Máy phát điện gió là một loại thiết bị kỹ thuật có chức năng biến đổi động năng của gió thành năng lượng điện.

Máy phát điện gió được sử dụng ở những nơi khác nhau, thường là những khu vực thoáng, nơi có tiềm năng gió lớn nhất. Các trạm cung cấp năng lượng thay thế được lắp đặt trên núi, ở vùng nước nông, hải đảo và cánh đồng. Các hệ thống lắp đặt hiện đại có thể tạo ra điện ngay cả khi có sức gió thấp. Do khả năng này, máy phát điện gió được sử dụng để cung cấp năng lượng điện cho các vật thể có công suất khác nhau.

• Đứng im một trang trại gió có thể cung cấp điện cho một ngôi nhà riêng hoặc một cơ sở công nghiệp nhỏ. Trong thời gian không có gió, năng lượng dự trữ sẽ được tích lũy và sau đó được sử dụng từ pin.

• Tua bin gió công suất trung bình có thể được sử dụng trong các trang trại hoặc trong những ngôi nhà cách xa hệ thống sưởi ấm. Trong trường hợp này, nguồn điện này có thể được sử dụng để sưởi ấm không gian.

Máy phát điện chạy bằng năng lượng gió. Thiết kế của thiết bị này phải bao gồm các yếu tố sau:

• cánh tuabin hoặc chân vịt;
• tuabin;
• máy phát điện;
• trục của máy phát điện;
• một biến tần, chức năng của nó là biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều;
• một cơ chế quay các cánh quạt;
• một cơ cấu làm quay tuabin;
• pin;
• cột buồm;
• bộ điều khiển chuyển động quay;
• van điều tiết;
• cảm biến gió;
• cùm đo gió;
• gondola và các yếu tố khác.

Các đơn vị công nghiệp có tủ điện, thiết bị chống sét, cơ cấu xoay, bệ tin cậy, thiết bị dập lửa, viễn thông.

Máy phát điện gió được coi là thiết bị biến đổi năng lượng gió thành điện năng. Tiền thân của các đơn vị hiện đại là các nhà máy sản xuất bột từ ngũ cốc. Tuy nhiên, sơ đồ đấu nối và nguyên lý hoạt động của máy phát điện trên thực tế không có gì thay đổi.

1. Nhờ lực của gió, các cánh quạt bắt đầu quay, mô-men xoắn của nó được truyền đến trục máy phát.
2. Chuyển động quay của rôto tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha.
3. Thông qua bộ điều khiển, một dòng điện xoay chiều được gửi đến pin. Pin là cần thiết để tạo ra hoạt động ổn định của tuabin gió. Nếu có gió, thiết bị sẽ sạc pin.
4. Để bảo vệ chống lại một cơn bão trong hệ thống phát điện gió, có các yếu tố để chuyển hướng bánh xe gió khỏi gió. Điều này xảy ra bằng cách gấp đuôi hoặc phanh bánh xe bằng phanh điện.
5. Để sạc lại pin, bạn sẽ cần phải cài đặt một bộ điều khiển. Các chức năng của cái sau bao gồm theo dõi quá trình sạc pin để ngăn chặn sự cố của nó. Nếu cần thiết, thiết bị này có thể đổ năng lượng dư thừa lên chấn lưu.
6. Pin có điện áp thấp không đổi, nhưng nó phải đến tay người tiêu dùng với nguồn điện 220 vôn. Vì lý do này, bộ biến tần được lắp đặt trong máy phát điện gió. Loại thứ hai có khả năng chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, tăng chỉ số công suất của nó lên 220 volt. Nếu biến tần không được lắp đặt, chỉ cần sử dụng những thiết bị được đánh giá là có điện áp thấp.
7. Dòng điện biến đổi được gửi đến người tiêu dùng để cung cấp năng lượng cho pin sưởi ấm, đèn chiếu sáng trong phòng và các thiết bị gia dụng.

Việc phân loại các trang trại điện gió dựa trên các tiêu chí sau.

1. Số lượng lưỡi dao. Hiện đang được bày bán, bạn có thể tìm thấy cối xay gió một cánh, một cánh thấp, nhiều cánh. Máy phát điện có càng ít cánh quạt thì tốc độ động cơ của nó càng cao.
2. Bộ chỉ thị công suất định mức. Các trạm gia đình tạo ra tới 15 kW, bán công nghiệp - lên đến 100 và công nghiệp - hơn 100 kW.
3. Hướng trục. Tua bin gió có thể là cả dạng thẳng đứng và dạng nằm ngang, mỗi loại đều có ưu và nhược điểm.

Những người muốn có được một nguồn năng lượng thay thế có thể mua một máy phát điện gió có rôto, động năng, xoáy, cánh buồm, di động.

Ngoài ra còn có phân loại máy phát điện gió theo vị trí của chúng. Ngày nay, có 3 loại đơn vị.

1. Trên cạn. Những chiếc cối xay gió như vậy được coi là phổ biến nhất; chúng được gắn trên các ngọn đồi, độ cao, địa điểm đã được chuẩn bị trước. Việc lắp đặt các công trình như vậy được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị đắt tiền, vì các phần tử kết cấu phải được cố định ở độ cao lớn.
2. Các trạm ven biển đang được xây dựng ở phần ven biển của biển và đại dương. Hoạt động của máy phát điện chịu ảnh hưởng của gió biển, do đó thiết bị quay tạo ra năng lượng suốt ngày đêm.
3. Ngoài khơi. Các tuabin gió loại này được lắp đặt trên biển, thường cách bờ khoảng 10 mét. Các thiết bị như vậy tạo ra năng lượng từ gió ngoài khơi thông thường. Sau đó, năng lượng đi vào bờ thông qua một sợi cáp đặc biệt.

Tua bin gió thẳng đứng được đặc trưng bởi trục quay thẳng đứng so với mặt đất. Thiết bị này, lần lượt, được chia thành 3 loại.

• Với một cánh quạt Savounis. Cấu trúc bao gồm một số phần tử bán trụ. Sự quay của trục đơn vị xảy ra liên tục và không phụ thuộc vào sức mạnh và hướng của gió. Những ưu điểm của máy phát điện này bao gồm khả năng sản xuất cao, mô-men xoắn khởi động chất lượng cao, cũng như khả năng hoạt động ngay cả khi có một lực gió nhẹ. Nhược điểm của thiết bị: hoạt động của các cánh quạt hiệu quả thấp, cần một lượng lớn nguyên liệu trong quá trình sản xuất.

• Với cánh quạt Darrieus. Một số lưỡi dao nằm trên trục quay của thiết bị, chúng có dạng một dải.Ưu điểm của máy phát điện là không cần tập trung vào dòng khí, không gặp khó khăn trong quá trình sản xuất, bảo trì đơn giản và thuận tiện. Nhược điểm của tổ máy là hiệu suất thấp, chu kỳ đại tu ngắn, khả năng tự khởi động kém.

• Với rôto xoắn. Máy phát điện gió của loại này là một sửa đổi của phiên bản trước. Lợi thế của nó nằm ở thời gian hoạt động lâu dài và ít tải các cơ chế và bộ phận hỗ trợ. Nhược điểm của bộ phận này là giá thành kết cấu cao, quy trình chế tạo cánh quạt khó và phức tạp.

Trục của rôto nằm ngang trong thiết bị này song song với bề mặt trái đất. Chúng là loại một cánh, hai cánh, ba cánh và cũng có thể nhiều cánh, trong đó số lượng lưỡi lên tới 50 chiếc. Ưu điểm của loại tuabin gió này là hiệu suất cao. Những nhược điểm của đơn vị như sau:

• nhu cầu định hướng phù hợp với hướng của các luồng không khí;
• nhu cầu lắp đặt các cấu trúc cao - việc lắp đặt càng cao, nó sẽ càng mạnh;
• nhu cầu về nền tảng cho việc lắp đặt cột buồm tiếp theo (điều này góp phần làm tăng chi phí của quy trình);
• độ ồn cao;
• nguy hiểm cho các loài chim bay ngang qua.

Máy phát điện dạng cánh quạt có dạng cánh quạt. Trong trường hợp này, các cánh quạt nhận năng lượng của luồng không khí và chuyển nó thành chuyển động quay.

Tua bin gió nằm ngang có các cánh quạt với các cánh, trong đó có thể có một số lượng nhất định. Thông thường có 3 trong số họ. Tùy thuộc vào số lượng lưỡi dao, công suất của thiết bị có thể tăng hoặc giảm. Ưu điểm rõ ràng của loại tuabin gió này là tải trọng phân bố đồng đều trên ổ đỡ lực đẩy. Nhược điểm của đơn vị là việc lắp đặt một cấu trúc như vậy đòi hỏi rất nhiều vật liệu bổ sung và chi phí lao động.

Máy phát điện tuabin gió hiện được coi là hiệu quả nhất. Lý do cho điều này là sự kết hợp tối ưu giữa các vùng lưỡi dao với cấu hình của chúng. Ưu điểm của thiết kế không cánh bao gồm mức độ hiệu quả cao, tiếng ồn thấp do kích thước nhỏ của thiết bị. Ngoài ra, các đơn vị này không bị sập khi gió mạnh và không gây nguy hiểm cho người khác và chim chóc.

Cối xay gió kiểu tuabin được sử dụng ở các thành phố và thị trấn; nó có thể được sử dụng để cung cấp ánh sáng cho một ngôi nhà riêng và một ngôi nhà nhỏ mùa hè. Thực tế không có nhược điểm nào đối với một máy phát điện như vậy.

Các đặc điểm ưu điểm chính của máy phát điện gió là:

• an toàn môi trường - việc vận hành các công trình không gây hại cho môi trường và các sinh vật sống;
• thiếu sự phức tạp trong thiết kế;
• dễ sử dụng và quản lý;
• độc lập với mạng điện.

Trong số những nhược điểm của các thiết bị này, các chuyên gia phân biệt những điều sau:

• giá cao;
• cơ hội hoàn vốn chỉ sau 5 năm;
• hiệu quả thấp, điện năng thấp;
• nhu cầu về thiết bị đắt tiền.

Các thiết bị tạo ra năng lượng từ gió có thể có nhiều kích cỡ khác nhau. Sức mạnh của chúng phụ thuộc vào kích thước của bánh xe gió, chiều cao của cột buồm và tốc độ gió. Tổ máy lớn nhất có cột dài 135 m, trong khi đường kính cánh quạt của nó là 127 m. Như vậy, tổng chiều cao của nó đạt 198 mét. Tua bin gió lớn với chiều cao lớn và cánh dài phù hợp để cung cấp năng lượng cho các xí nghiệp công nghiệp nhỏ, các trang trại. Các mô hình nhỏ gọn hơn có thể được lắp đặt tại nhà hoặc trong nước.

Hiện nay, họ đang sản xuất một loại cối xay gió diễu hành với các cánh quạt có đường kính từ 0,75 đến 60 mét. Theo các chuyên gia, kích thước của máy phát điện không nên quá lớn vì việc lắp đặt di động nhỏ phù hợp để tạo ra một lượng nhỏ năng lượng. Mô hình nhỏ nhất của đơn vị cao 0,4 mét và nặng dưới 2 kg.

Ngày nay, việc sản xuất tuabin gió ra đời ở nhiều nước trên thế giới. Trên thị trường, bạn có thể tìm thấy các mô hình do Nga sản xuất và các đơn vị từ Trung Quốc. Trong số các nhà sản xuất trong nước, phổ biến nhất là các hãng sau:

• "Gió nhẹ";
• Rkraft;
• SKB Iskra;
• Sapsan-Energia;
• "Năng lượng gió".

Các nhà sản xuất máy phát điện nước ngoài cũng rất phổ biến:

• Goldwind - Trung Quốc;
• Vestas - Đan Mạch;
• Gamesa - Tây Ban Nha;
• Suzion - Ấn Độ;
• GE Energy - Hoa Kỳ;
• Siemens, Enercon - Đức.

Tuy nhiên, cần nhớ rằng việc sử dụng các máy phát điện gió như vậy có nghĩa là phải sửa chữa tốn kém, cũng như phụ tùng thay thế, hầu như không thể tìm thấy ở các cửa hàng trong nước. Giá thành của các tổ máy phát điện thường phụ thuộc vào tính năng thiết kế, công suất và nhà sản xuất.

Để chọn máy phát điện gió phù hợp cho ngôi nhà hoặc ngôi nhà mùa hè, bạn cần lưu ý những điều sau.

1. Tính toán công suất của các thiết bị điện đã lắp đặt sẽ được kết nối trong phòng.
2. Sức mạnh của thiết bị tương lai, có tính đến hệ số an toàn. Sau này sẽ không cho phép quá tải máy phát điện trong tình huống cao điểm.
3. Khí hậu của lãnh thổ. Lượng mưa có tác động tiêu cực đến hiệu suất của thiết bị.
4. Hiệu suất thiết bị, được coi là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất.
5. Các chỉ số tiếng ồn đặc trưng cho tuabin gió trong quá trình hoạt động.

Ngoài tất cả những điều trên, người tiêu dùng nên đánh giá tất cả các thông số của cài đặt, cũng như đọc các nhận xét về nó.

Để tăng hiệu quả hoạt động của máy phát điện gió, cần phải thay đổi khả năng và đặc tính hoạt động của nó theo hướng tích cực. Đầu tiên, cần tăng hiệu quả độ nhạy của cánh quạt đối với gió tương đối yếu và không ổn định.

Đây là một loại màng một mặt cho luồng không khí, gió tự do đi theo một hướng. Màng là một rào cản không thể xuyên thủng đối với sự chuyển động của các khối khí theo hướng ngược lại.

Một phương pháp khác để tăng hiệu suất của tuabin gió là sử dụng bộ khuếch tán hoặc nắp bảo vệ, chúng cắt dòng chảy từ bề mặt đối nghịch. Mỗi lựa chọn đều có cả ưu điểm và nhược điểm. Tuy nhiên, chúng trong mọi trường hợp đều hiệu quả hơn so với mô hình truyền thống.

Một máy phát điện gió là đắt tiền. Nếu bạn muốn cài đặt nó trên lãnh thổ của mình, bạn nên xem xét các điểm sau:

• sự sẵn có của địa hình thích hợp;
• mức độ phổ biến của gió thường xuyên và mạnh;
• thiếu các nguồn năng lượng thay thế khác.

Nếu không, trang trại gió sẽ không cho kết quả như mong đợi. Vì nhu cầu về năng lượng thay thế đang tăng lên hàng năm và việc mua một tuabin gió là một khoản tiền hữu hình đối với ngân sách gia đình, bạn có thể cố gắng tự làm một thiết bị bằng tay của mình khi lắp đặt tiếp theo. Việc sản xuất tuabin gió có thể dựa trên nam châm neodymium, hộp số, các cánh quạt và sự vắng mặt của chúng.

Tua bin gió có rất nhiều ưu điểm. Vì vậy, với một mong muốn lớn và sự hiện diện của các kỹ năng thiết kế sơ cấp, hầu như bất kỳ người thợ thủ công nào cũng có thể xây dựng một trạm phát điện trên địa điểm của mình. Phiên bản đơn giản nhất của thiết bị được coi là tuabin gió với trục thẳng đứng. Loại thứ hai không yêu cầu hỗ trợ và cột cao, và quy trình lắp đặt được đặc trưng bởi sự đơn giản và nhanh chóng.

Để tạo một máy phát điện gió, bạn sẽ cần chuẩn bị tất cả các yếu tố cần thiết và cố định mô-đun ở nơi đã chọn. Là một phần của máy phát năng lượng thẳng đứng tự chế, sự hiện diện của các phần tử như vậy được coi là bắt buộc:

• rôto;
• lưỡi dao;
• cột buồm trục;
• stato;
• pin;
• biến tần;
• bộ điều khiển.

Các cánh có thể được làm bằng nhựa đàn hồi nhẹ, vì các vật liệu khác có thể bị hư hỏng và biến dạng dưới tác động của tải trọng cao. Trước hết, 4 phần bằng nhau phải được cắt từ ống PVC. Sau đó, bạn cần cắt một vài mảnh hình bán nguyệt từ hộp thiếc và cố định chúng dọc theo các cạnh của đường ống. Trong trường hợp này, bán kính của phần lưỡi dao phải là 69 cm, trong trường hợp này, chiều cao của lưỡi dao sẽ đạt 70 cm.

Để lắp ráp hệ thống rôto, bạn cần lấy 6 nam châm neodymium, 2 đĩa ferit có đường kính 23 cm, keo để liên kết. Nam châm nên được đặt trên đĩa thứ nhất, có tính đến góc 60 độ và đường kính 16,5 cm, theo sơ đồ tương tự, đĩa thứ hai được lắp ráp, và các nam châm được đổ bằng keo. Đối với stato, bạn cần chuẩn bị 9 cuộn dây, trên mỗi cuộn dây bạn quấn 60 vòng dây đồng có đường kính 1 mm. Quá trình hàn phải được thực hiện theo trình tự sau:

• đầu cuộn thứ nhất với cuối cuộn thứ tư;
• đầu cuộn thứ tư với cuối cuộn thứ bảy.

Giai đoạn thứ hai được lắp ráp theo cách tương tự. Tiếp theo, một biểu mẫu được làm từ một tấm ván ép, dưới cùng của nó được bao phủ bởi sợi thủy tinh. Các giai đoạn từ cuộn dây hàn được gắn trên đầu trang. Cấu trúc được đổ đầy keo và để trong vài ngày để dán tất cả các bộ phận. Sau đó, bạn có thể bắt đầu kết nối các phần tử riêng lẻ của máy phát điện gió thành một tổng thể duy nhất.

Để lắp ráp cấu trúc trong rôto phía trên, cần tạo 4 lỗ cho các đinh tán. Rôto phía dưới được lắp nam châm hướng lên trên giá đỡ. Sau đó, bạn cần đặt stato với các lỗ cần thiết để lắp giá đỡ. Các chốt phải được đặt trên tấm nhôm, sau đó phủ các nam châm xuống bằng rôto thứ hai.

Sử dụng cờ lê, cần xoay các chốt để rôto hạ xuống đều và không bị giật. Khi đặt đúng vị trí, bạn nên tháo các đinh tán và tháo các tấm nhôm. Khi kết thúc công việc, kết cấu phải được cố định bằng đai ốc và không được siết chặt.

Một ống kim loại chắc chắn có chiều dài từ 4 đến 5 mét thích hợp làm cột buồm. Một máy phát điện được lắp ráp trước được vặn vào nó. Sau đó, khung với các cánh được cố định vào máy phát điện, và kết cấu cột buồm được lắp đặt trên bệ đã được chuẩn bị trước. Vị trí của hệ thống được cố định bằng nẹp.

Video sau đây giới thiệu tổng quan về chiếc cối xay gió tự chế.