最新型の風力発電所の機能と構造の特徴

この記事では、産業および民間部門向けの最新の風力タービンの動作原理と設計性能特性について説明します。

太古の昔から、人類は風を手なずけ、利用しようとしてきました。当初は風力を利用して航行する帆船があり、その後風車が生活の中で使われるようになりましたが、今では風力発電機で風力を利用して電力を生み出し、人々の生活に役立てる時代が来ています。

海外では、電力のかなりの部分が風力発電所（HPP）によって生産されていますが、率直に言って、ロシアやソ連崩壊後の国々についてはそうとは言えません。ここで明らかなのは、私たちが遅れていることです。

世界の先進国で風力発電を使用すると、別荘、カントリーハウス、ダーチャコミュニティの自律的な電力供給の問題だけでなく、発電中に環境汚染がないため環境問題も解決できます。現代の風力タービン公園とはまったく異なります。

動作原理と、現代の風力発電所の主な種類を詳しく見てみましょう。

風力発電機の動作原理

いかなる行動原理も 風力発電所 (HPP) 発電機を使用して、ブレードまたはタービンの面を通過する空気流の運動エネルギーを電気エネルギーに変換します。最新の風力発電所の最も一般的なタイプは、水平回転軸を備えたブレード風力発電機と、回転軸が垂直に配置されたカルーセルを備えた回転発電機を組み合わせたブレード風力発電所です。以下では、これらのタイプの風力発電機について詳しく見ていきます。

主な種類の風力タービンの設計

各風力発電機は構造的に、マストとも呼ばれるベース、回転ブレードまたは風力タービンを備えた回転装置、発電機で生成された電気、およびバッテリーで構成されています。また、すべての風力発電所には制御および変換ユニットが必要です。

翼の数に関しては、水力発電タービンには 2 翼、3 翼、および多翼があります。 3 枚ブレードのタービンが最も一般的です。風力タービンの早期故障を防ぐために、風力発電所にはブレードの回転速度を航空機械的に安定させるシステムが装備されています。

風力発電所で電気を生成する発電機は、風力タービンと発電機の回転軸が同じである場合、またはタービンブレードの回転運動を風車に伝達する機械伝達装置を介してタービンに直接接続されます。発生器。現代の風力発電所は主に、永久磁石を備えた同期多極ブラシレス発電機を使用しています。この発電機は構造的に完全に密閉されたハウジング内で標準的な要素から作られています。

タービンのブレード上の空気流の方向と「圧力」に応じて、装置の回転機構によって効率的な動作に最適な方向に空気流の向きを変えることができます。

機能的には、電力制御および変換ユニットは、風力発電所で生成された電気エネルギーを蓄電池に蓄え、その後「インバータ」によって 12V DC 電圧から 220V AC 電圧に変換するように設計されています。

コントロールユニットにより、バッテリーの充電プロセスや発電機の電力などを監視および制御することもできます。

産業用と民間部門で使用されるものの両方で、最新の風力発電所を完成させるためのさまざまなオプションにより、各ユーザーにとって最適なオプションを選択することができます。

現在、世界で最も普及しているのは、ブレードの回転軸が気流の方向と平行または水平であるブレード型の風力発電機である。基本的に、これらの風力タービンについては後で説明します。

水平回転軸を備えた風力発電所のブレード

このタイプの風力タービンの風力エネルギーの利用効率は 48% に達し、カルーセル発電機の効率よりもはるかに高くなります。このタイプの風力発電機は、2 枚または 3 枚のブレードを備えています。

ここで、装置の最も効率的な動作は、風が発電機ブレードの回転面に対して垂直に向けられるときに達成されます。したがって、構造的にも、このタイプの「風力タービン」には、風の方向に対して垂直に発電機を自動的に回転させる装置が付いています。このタイプの風力発電所のエネルギー生産は、風力タービン自体のブレードの直径と面積だけでなく、風の速度（圧力）にも直接依存します。

カルーセルまたは回転式風力発電所

このタイプの風力タービンには垂直の回転軸があり、その上にホイールが取り付けられて固定され、風を受ける面になります。このタイプの風力発電所の大きな利点は、空気の流れのどの方向でも位置を変えることなく動作できることです。このタイプの風力タービンは動きが遅く静かであり、電力を生成する発電機として低速多極発電機が使用されます。

水平および垂直回転軸を備えた最新の風力発電所

他のタイプの最新の風力発電所

さらに、ごく最近、最新の風力タービンの開発が根本的に新しい設計で登場しました。この設計は、強力な基礎の上に配置された 3 つのベアリング ベースで構造的に構成されています。リング状の発電機がベースに取り付けられ、ベアリングと中央ローターが内蔵されています。このような発電機のリングの直径は 100 メートルを超える場合があります。このような風力発電所は産業用エネルギー生産に使用されます。

また、発電用の単一のデバッグ システムに構造的に統合された数十個の小型風力タービン (モジュール) で構成される風力発電所も稼働しています。

最近では、アメリカの専門家が民間部門向けの小型タービン風力発電所「ウィンドゲート」を開発し、工業生産に導入しました。タービンホイールは直径 1.8 メートルに達し、水平軸を中心に回転します。このようなタービン設備のブレードの端には永久磁石があり、その結果、実際には大きなローターがあり、設備のステーターの一体ケーシング内で回転します。このようなWindgate風力発電機は民家やコテージの屋根に設置することもでき、非常に効率が良く、価格は約4.5〜5千米ドルです。

結論

風力発電所の建設は常に改善されており、それに応じてその技術的パラメータや空気力学も向上しており、最も重要なことは、これらの環境に優しい将来のクリーンエネルギーブロックの価格がますます「痛くない」ものになっていることに注意する必要があります。シンプルな消費者向け。