Wind turbine là gì? chuyển đổi năng lượng gió là gì?

Wind turbine

Wind turbine , hoặc cách khác gọi là chuyển đổi năng lượng gió , là một thiết bị chuyển đổi của gió động năng thành năng lượng điện .

Wind turbine
Wind turbine

Wind turbine được sản xuất trong một loạt các trục dọc và ngang. Các tuabin nhỏ nhất được sử dụng cho các ứng dụng như sạc pin cho nguồn phụ trợ cho tàu thuyền hoặc đoàn lữ hành hoặc để cung cấp năng lượng cho các biển cảnh báo giao thông. Tua bin lớn hơn có thể được sử dụng để đóng góp cho nguồn cung cấp điện trong nước trong khi bán điện không sử dụng lại cho nhà cung cấp tiện ích thông qua lưới điện . Mảng của các tuabin lớn , được gọi là các trang trại gió , đang trở thành một nguồn năng lượng tái tạo không liên tục ngày càng quan trọng và được nhiều quốc gia sử dụng như một phần của chiến lược nhằm giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch . Một đánh giá cho rằng, tính đến năm 2009, gió có “phát thải khí nhà kính tương đối thấp nhất, nhu cầu tiêu thụ nước ít nhất và … các tác động xã hội thuận lợi nhất” so với quang điện, thủy điện, địa nhiệt, than và khí đốt. [1]

Mật độ Wind turbine (WPD) là một phép đo định lượng năng lượng gió có sẵn tại bất kỳ vị trí nào. Đó là công suất trung bình hàng năm khả dụng trên một mét vuông diện tích quét của tuabin và được tính cho các độ cao khác nhau trên mặt đất. Tính toán mật độ năng lượng gió bao gồm ảnh hưởng của tốc độ gió và mật độ không khí. [14]

Tua bin gió được phân loại theo tốc độ gió mà chúng được thiết kế cho, từ cấp I đến cấp III, với A đến C đề cập đến cường độ nhiễu loạn của gió.

Các loại Wind turbine

Ba loại chính: VAWT Savonius, HAWT cao chót vót; VAWT Darrieus khi chúng xuất hiện trong hoạt động

Tua bin gió có thể xoay quanh trục ngang hoặc trục thẳng đứng, trước đây đều cũ hơn và phổ biến hơn. [25] Chúng cũng có thể bao gồm lưỡi kiếm, hoặc không có cánh. [26] Thiết kế dọc tạo ra ít năng lượng hơn và ít phổ biến hơn. [27]

Trục ngang

Các thành phần của tuabin gió trục ngang (hộp số, trục rôto và cụm phanh) được nâng vào vị trí

Một đoàn tàu cánh quạt đi qua Edenfield , Anh

Tua bin gió trục ngang ngoài khơi (HAWTs) tại trang trại gió Scroby Sands, Anh

Tua bin gió trục ngang trên bờ ở Trương Gia Khẩu , Trung Quốc

Tua bin gió trục ngang lớn ba cánh (HAWT) với các cánh gió của tháp tạo ra phần lớn năng lượng gió trên thế giới hiện nay. Những tuabin này có trục cánh quạt chính và máy phát điện ở đỉnh tháp và phải được hướng vào gió. Tua bin nhỏ được chỉ bởi một cánh gió đơn giản , trong khi các tuabin lớn thường sử dụng cảm biến gió kết hợp với hệ thống ngáp. Hầu hết đều có hộp số, giúp chuyển động quay chậm của lưỡi dao thành vòng quay nhanh hơn, phù hợp hơn để điều khiển máy phát điện. [28]Một số tuabin sử dụng một loại máy phát khác phù hợp với đầu vào tốc độ quay chậm hơn. Chúng không cần hộp số và được gọi là truyền động trực tiếp, nghĩa là chúng ghép trực tiếp rôto với máy phát mà không có hộp số ở giữa. Mặc dù máy phát điện truyền động bằng nam châm vĩnh cửu có thể tốn kém hơn do các vật liệu đất hiếm cần thiết, nhưng các tuabin không hộp số này đôi khi được ưa thích hơn các máy phát hộp số vì chúng “loại bỏ bộ tăng tốc bánh răng, dễ bị tải mô men xoắn tích lũy đáng kể, độ tin cậy liên quan vấn đề và chi phí bảo trì. ” [29] Ngoài ra còn có cơ chế truyền động trực tiếp giả, có một số ưu điểm so với cơ chế truyền động trực tiếp nam châm vĩnh cửu. [30] [31]

Một năng lượng trong Findlay, OH lắp ráp một trong những tuabin gió điều khiển trực tiếp nam châm vĩnh cửu của họ.

Các cánh quạt của một tuabin gió không hộp số đang được thiết lập. Tua bin đặc biệt này được đúc sẵn ở Đức, trước khi được chuyển đến Mỹ để lắp ráp.

Hầu hết các tuabin trục ngang đều có cánh quạt hướng gió của tháp hỗ trợ. Các máy gió đã được chế tạo, vì chúng không cần một cơ chế bổ sung để giữ cho chúng phù hợp với gió. Trong gió mạnh, các lưỡi dao cũng có thể được phép uốn cong, làm giảm diện tích quét và do đó sức cản của gió. Mặc dù có những ưu điểm này, các thiết kế hướng gió được ưa thích hơn, bởi vì sự thay đổi trong tải từ gió khi mỗi lưỡi dao đi phía sau tháp hỗ trợ có thể gây ra thiệt hại cho tuabin.

Tua bin được sử dụng trong các trang trại gió để sản xuất thương mại năng lượng điện thường có ba cánh. Chúng có gợn mô-men xoắn thấp , góp phần vào độ tin cậy tốt. Các lưỡi dao thường có màu trắng để nhìn ban ngày bằng máy bay và có chiều dài từ 20 đến 80 mét (66 đến 262 ft). Kích thước và chiều cao của tuabin tăng lên hàng năm. Tua bin gió ngoài khơi được xây dựng lên tới 8 MW ngày nay và có lưỡi dài tới 80 mét (260 ft). Thiết kế với 10 đến 12 MW đang được chuẩn bị. [32] Tua bin nhiều megawatt thông thường có các tháp thép hình ống có chiều cao từ 70  m đến 120  m và ở cực trị tới 160  m.

Trục đứng

Một tuabin xoắn loại trục đứng Savonius.

Tua bin gió trục dọc (hoặc VAWT) có trục cánh quạt chính được bố trí theo chiều dọc. Một lợi thế của sự sắp xếp này là tuabin không cần phải hướng vào gió để có hiệu quả, đó là một lợi thế trên một vị trí nơi hướng gió rất thay đổi. Nó cũng là một lợi thế khi tuabin được tích hợp vào một tòa nhà vì nó vốn ít có khả năng điều khiển. Ngoài ra, máy phát điện và hộp số có thể được đặt gần mặt đất, sử dụng một ổ đĩa trực tiếp từ cụm cánh quạt đến hộp số trên mặt đất, cải thiện khả năng tiếp cận để bảo trì. Tuy nhiên, những thiết kế này tạo ra năng lượng trung bình ít hơn nhiều theo thời gian, đó là một nhược điểm lớn. [27] [33]

Các thành phần Wind turbine

Tua bin gió chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng điện để phân phối. Tua bin trục ngang thông thường có thể được chia thành ba thành phần:

  • Rôto, chiếm khoảng 20% ​​chi phí tuabin gió, bao gồm các cánh quạt để chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng quay tốc độ thấp.
  • Máy phát điện, chiếm khoảng 34% chi phí tuabin gió, bao gồm máy phát điện , [44] [45] thiết bị điện tử điều khiển và rất có thể là hộp số (ví dụ: hộp số hành tinh ), [46] ổ đĩa tốc độ có thể điều chỉnh , hoặc thành phần truyền tải biến thiên liên tục [47] để chuyển đổi vòng quay tốc độ thấp sang vòng quay tốc độ cao phù hợp để tạo ra điện.
  • Cấu trúc xung quanh, chiếm khoảng 15% chi phí tuabin gió, bao gồm cơ cấu ngáp của tháp và rôto. [48]

Vỏ bọc của một tuabin gió

Tua bin gió 1,5 ( MW ) loại thường thấy ở Hoa Kỳ có tháp cao 80 mét (260 ft). Tổ hợp cánh quạt (cánh quạt và trung tâm) nặng 22.000 kg (48.000 lb). Vỏ bọc, chứa máy phát điện, nặng 52.000 kg (115.000 lb). Cơ sở bê tông cho tòa tháp được xây dựng bằng cách sử dụng thép gia cường 26.000 kg (58.000 lb) và chứa 190 mét khối (250 cu yd) bê tông. Cơ sở có đường kính 15 mét (50 ft) và dày 2,4 mét (8 ft) gần trung tâm. [49]

tham khảo : https://en.wikipedia.org/wiki/Wind_turbine

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *