Cara menghitung turbin angin: rumus + contoh perhitungan praktis

Pemilihan model

Biaya satu set generator angin, inverter, tiang, SHAVRA - kabinet sakelar transfer otomatis, secara langsung tergantung pada daya dan efisiensi.

Daya maksimum kW	Diameter rotor m	tinggi tiang m	Kecepatan terukur m/s	Voltase sel
0,55	2,5	6	8	24
2,6	3,2	9	9	120
6,5	6,4	12	10	240
11,2	8	12	10	240
22	10	18	12	360

Seperti yang Anda lihat, untuk menyediakan listrik sepenuhnya atau sebagian untuk perkebunan, diperlukan generator berdaya tinggi, yang cukup bermasalah untuk dipasang sendiri. Bagaimanapun, investasi modal yang tinggi dan kebutuhan untuk pemasangan tiang dengan bantuan peralatan khusus secara signifikan mengurangi popularitas sistem energi angin untuk penggunaan pribadi.

Ada turbin angin portabel berdaya rendah yang dapat Anda bawa dalam perjalanan. Model-model ini kompak, cepat dipasang di tanah, tidak memerlukan perawatan khusus, dan menyediakan energi yang cukup untuk hiburan yang nyaman di alam.

Dan meskipun daya maksimum model seperti itu hanya 450 W, ini cukup untuk menerangi seluruh perkemahan dan memungkinkan untuk menggunakan peralatan listrik rumah tangga jauh dari peradaban.

Untuk perusahaan menengah dan kecil, pemasangan beberapa pembangkit listrik tenaga angin dapat menghemat biaya energi secara signifikan. Banyak perusahaan Eropa terlibat dalam produksi produk jenis ini.

Ini adalah sistem rekayasa kompleks yang memerlukan pemeliharaan dan pemeliharaan preventif, tetapi daya pengenalnya sedemikian rupa sehingga dapat memenuhi kebutuhan seluruh produksi. Misalnya, di Texas, di ladang angin terbesar di Amerika Serikat, hanya 420 generator semacam itu yang menghasilkan 735 megawatt per tahun.

Pro dan Kontra Memasang Turbin Angin

Peralatan ini, seperti panel surya, termasuk dalam kategori sumber energi alternatif. Namun, tidak seperti sel fotovoltaik, yang membutuhkan sinar matahari, turbin angin dapat beroperasi secara efisien 24 jam sehari, 365 hari setahun.

Keuntungan	Kekurangan
Energi gratis di mana saja	Harga peralatan
Energi ekologis	Biaya instalasi
Kemandirian energi dari negara dan tarifnya	Biaya layanan.
Kemandirian dari sinar matahari	Ketergantungan pada kecepatan angin

Untuk menyeimbangkan semua pro dan kontra ini, mereka sering membuat banyak: generator angin dengan panel surya. Instalasi ini saling melengkapi, sehingga mengurangi ketergantungan pembangkit listrik pada matahari dan angin.

Perhitungan daya generator angin

Dalam kebanyakan kasus, kelayakan memasang ladang angin akan bergantung pada kecepatan angin rata-rata di area tertentu. Pemasangan turbin angin dibenarkan dengan kekuatan angin minimal empat meter per detik. Dengan kecepatan angin sembilan hingga dua belas meter per detik, turbin angin akan beroperasi dengan kecepatan maksimum.

Generator angin horizontal

Selain itu, kekuatan perangkat tersebut juga tergantung pada permukaan bilah yang digunakan dan pada ukuran diametris perangkat rotor. Dengan kecepatan angin rata-rata yang diketahui untuk wilayah tertentu, dimungkinkan untuk memilih generator yang diperlukan menggunakan ukuran baling-baling tertentu.

Perhitungan dibuat sesuai dengan rumus: P \u003d 2D * 3V / 7000 kW, di mana P adalah daya, D adalah ukuran diametris perangkat sekrup, dan parameter seperti V menunjukkan kekuatan angin dalam meter per detik . Tetapi formula ini hanya cocok untuk turbin angin horizontal.

energi alternatif

Beban angin juga dapat mendatangkan keuntungan, misalnya dengan mengubah gaya angin pada turbin angin. Jadi, pada kecepatan angin V = 10 m/s, dengan diameter lingkaran 1 meter, kincir angin memiliki bilah d = 1,13 m dan menghasilkan daya yang berguna sekitar 200–250 W. Sebuah bajak listrik, yang menghabiskan energi sebesar itu, akan mampu membajak sekitar lima puluh (50 m²) tanah di petak pribadi dalam satu jam.

Jika Anda menerapkan generator angin ukuran besar - hingga 3 meter, dan kecepatan aliran udara rata-rata 5 m / s, Anda bisa mendapatkan daya 1-1,5 kW, yang sepenuhnya akan menyediakan listrik gratis untuk rumah pedesaan kecil.Dengan diperkenalkannya apa yang disebut tarif "hijau", periode pengembalian peralatan akan dikurangi menjadi 3-7 tahun dan, di masa depan, dapat menghasilkan laba bersih.

Perhitungan baling-baling turbin angin

Saat merancang kincir angin, dua jenis sekrup biasanya digunakan:

1. Rotasi pada bidang horizontal (baling-baling).
2. Rotasi pada bidang vertikal (rotor Savonius, rotor Darrieus).

Desain sekrup dengan rotasi di salah satu bidang dapat dihitung menggunakan rumus:

Z=L*W/60/V

Untuk rumus ini: Z adalah derajat kecepatan (kecepatan rendah) dari baling-baling; L adalah ukuran panjang lingkaran yang dijelaskan oleh bilah; W adalah kecepatan (frekuensi) putaran baling-baling; V adalah kecepatan aliran udara.

Ini adalah desain sekrup yang disebut "Rotor Darier". Versi baling-baling ini dianggap efektif dalam pembuatan turbin angin dengan daya dan ukuran kecil. Perhitungan sekrup memiliki beberapa fitur

Berdasarkan rumus ini, Anda dapat dengan mudah menghitung jumlah putaran W - kecepatan putaran. Dan rasio kerja putaran dan kecepatan angin dapat ditemukan di tabel yang tersedia di jaringan. Misalnya, untuk baling-baling dengan dua sudu dan Z=5, hubungan berikut ini benar:

Jumlah bilah	Derajat kecepatan	Kecepatan angin m/s
2	5	330

Juga, salah satu indikator penting dari baling-baling kincir angin adalah pitch. Parameter ini dapat ditentukan dengan menggunakan rumus:

H=2πR*tgα

Di sini: 2π adalah konstanta (2*3.14); R adalah jari-jari yang dijelaskan oleh bilah; tg adalah sudut penampang.

Perhitungan daya generator angin

Pembuatan sendiri kincir angin juga membutuhkan perhitungan awal.Tidak ada yang ingin menghabiskan waktu dan bahan untuk pembuatan siapa yang tahu apa, mereka ingin memiliki ide tentang kemampuan dan kekuatan yang diharapkan dari instalasi terlebih dahulu. Praktek menunjukkan bahwa harapan dan kenyataan berkorelasi buruk satu sama lain, instalasi yang dibuat berdasarkan perkiraan perkiraan atau asumsi yang tidak didukung oleh perhitungan yang akurat memberikan hasil yang buruk.

Oleh karena itu, metode perhitungan yang disederhanakan biasanya digunakan, yang memberikan hasil yang cukup mendekati kebenaran dan tidak memerlukan penggunaan data dalam jumlah besar.

Rumus untuk perhitungan

Untuk perhitungan generator angin harus dilakukan tindakan berikut:

• Tentukan kebutuhan listrik rumah Anda. Untuk melakukan ini, perlu untuk menghitung daya total semua perangkat, peralatan, penerangan, dan konsumen lainnya. Jumlah yang dihasilkan akan menunjukkan jumlah energi yang dibutuhkan untuk menyalakan rumah.
• nilai yang dihasilkan harus ditingkatkan 15-20% untuk memiliki cadangan daya untuk berjaga-jaga. Tidak ada keraguan bahwa cadangan ini diperlukan. Sebaliknya, itu mungkin tidak mencukupi, meskipun, paling sering, energinya tidak akan digunakan sepenuhnya.
• mengetahui daya yang dibutuhkan, seseorang dapat memperkirakan generator mana yang dapat digunakan atau diproduksi untuk menyelesaikan tugas. Hasil akhir penggunaan kincir angin tergantung pada kemampuan generator, jika tidak memenuhi kebutuhan rumah, maka Anda harus mengganti perangkat atau membuat kit tambahan
• perhitungan turbin angin. Sebenarnya, momen ini adalah yang paling sulit dan kontroversial di seluruh prosedur. Rumus untuk menentukan daya aliran digunakan

Misalnya, pertimbangkan perhitungan opsi sederhana. Rumusnya terlihat seperti ini:

P=k R V³ S/2

Dimana P adalah daya aliran.

K adalah koefisien penggunaan energi angin (nilai yang secara inheren mendekati efisiensi) diambil antara 0,2-0,5.

R adalah kerapatan udara. Ini memiliki nilai yang berbeda, untuk kesederhanaan kita akan mengambil sama dengan 1,2 kg/m3.

V adalah kecepatan angin.

S adalah area jangkauan roda angin (ditutupi oleh bilah yang berputar).

Kami mempertimbangkan: dengan jari-jari roda angin 1 m dan kecepatan angin 4 m/s

P = 0,3 x 1,2 x 64 x 1,57 = 36,2 W

Hasil menunjukkan bahwa aliran daya adalah 36 watt. Ini sangat kecil, tetapi impeller meteran terlalu kecil. Dalam praktiknya, roda angin dengan rentang bilah 3-4 meter digunakan, jika tidak, kinerjanya akan terlalu rendah.

Apa yang Harus Dipertimbangkan

Saat menghitung kincir angin, fitur desain rotor harus diperhitungkan. Ada impeler dengan tipe rotasi vertikal dan horizontal, memiliki efisiensi dan kinerja yang berbeda. Struktur horizontal dianggap yang paling efektif, tetapi mereka membutuhkan titik pemasangan yang tinggi.

Sama pentingnya untuk memastikan daya impeller yang cukup untuk memutar rotor generator. Perangkat dengan rotor kaku, yang memungkinkan untuk memperoleh keluaran energi yang baik, memerlukan daya yang cukup besar pada poros, yang hanya dapat disediakan oleh impeller dengan area dan diameter bilah yang besar.

Poin yang sama pentingnya adalah parameter sumber rotasi - angin. Sebelum membuat perhitungan, Anda harus belajar sebanyak mungkin tentang kekuatan dan arah angin yang berlaku di daerah tertentu.Mempertimbangkan kemungkinan angin topan atau hembusan angin kencang, cari tahu seberapa sering itu bisa terjadi. Peningkatan laju aliran yang tidak terduga berbahaya bagi penghancuran kincir angin dan kegagalan elektronik konversi.

Generator angin berorientasi vertikal siap pakai

Ada minat baru dalam turbin angin, terutama dalam beberapa tahun terakhir. Ada model baru yang lebih nyaman dan praktis.

Sampai saat ini, turbin angin horizontal dengan tiga bilah terutama digunakan. Dan pandangan vertikal tidak menyebar karena beban berat pada bantalan roda angin, akibatnya peningkatan gesekan muncul, menyerap energi.

Namun berkat penggunaan prinsip levitasi magnetik, generator angin pada magnet neodymium mulai digunakan dengan orientasi vertikal yang tepat, dengan rotasi inersia bebas yang nyata. Saat ini, telah terbukti lebih efektif daripada horizontal.

Awal yang mudah dicapai berkat prinsip levitasi magnetik. Dan berkat multi-kutub, yang memberikan tegangan pengenal pada kecepatan rendah, adalah mungkin untuk sepenuhnya meninggalkan gearbox.

Beberapa perangkat dapat mulai bekerja ketika kecepatan angin hanya satu setengah sentimeter per detik, dan ketika hanya mencapai tiga atau empat meter per detik, itu sudah dapat menyamai daya yang dihasilkan perangkat.

Pengembalian ladang angin

Untuk pembangkit listrik tenaga angin yang dibuat untuk tujuan penjualan listrik, yaitu sebagai produksi industri, masalah pengembalian modal tampaknya lebih berhasil. Penjualan produk - arus listrik - memungkinkan Anda mengganti biaya pembelian, pengoperasian, dan perbaikan kincir angin. Pada saat yang sama, hasil praktis tidak selalu terlihat cemerlang.Dengan demikian, pembangkit listrik tenaga angin terbesar yang ada di dunia, dengan volume produksi energi yang besar, memiliki profitabilitas yang sangat rendah, dan beberapa di antaranya diakui tidak berkelanjutan.

Alasan untuk situasi ini terletak pada rasio yang tidak menguntungkan dari biaya peralatan, masa pakai dan kinerja kompleks. Sederhananya, selama masa pakai turbin tidak memiliki waktu untuk menghasilkan energi yang cukup untuk membenarkan biaya pembelian dan pemeliharaannya.

Situasi ini khas untuk sebagian besar ladang angin. Ketidakstabilan sumber energi, efisiensi desain yang rendah, secara total, membentuk produksi dengan keuntungan rendah, jika kita berbicara murni secara ekonomi. Di antara peluang untuk meningkatkan profitabilitas, yang paling efektif adalah:

• peningkatan produktivitas
• biaya operasional yang lebih rendah

Mempertimbangkan kekhasan meteorologi Rusia, cara yang menjanjikan adalah meningkatkan jumlah turbin angin di stasiun, tetapi mengurangi kekuatannya. Ternyata sistem yang memiliki banyak keunggulan:

• kincir angin individu dapat menghasilkan daya dalam angin ringan ketika model besar tidak dapat dimulai
• pembelian peralatan dan biaya pemeliharaan berkurang
• kegagalan unit individu tidak menimbulkan masalah serius bagi pabrik secara keseluruhan
• pengurangan biaya komisioning dan transportasi

Poin terakhir sangat relevan untuk negara kita, di mana pemasangan pembangkit listrik tenaga angin terjadi di daerah terpencil atau pegunungan, dan masalah pengiriman dan perakitan struktur sangat akut.

Cara lain untuk meningkatkan profitabilitas adalah dengan menggunakan struktur vertikal. Opsi ini dianggap dalam praktik dunia sebagai produktivitas rendah, cocok untuk menyediakan energi bagi konsumen individu - rumah pribadi, penerangan, pompa, dll.

Turbin angin mana yang paling efisien

Horisontal

vertikal

Jenis peralatan ini paling populer, di mana sumbu rotasi turbin sejajar dengan tanah. Turbin angin seperti itu sering disebut kincir angin, di mana baling-balingnya berputar melawan aliran angin. Desain peralatan mencakup sistem pengguliran otomatis kepala. Hal ini diperlukan untuk menemukan aliran angin. Sebuah perangkat juga diperlukan untuk memutar baling-baling sehingga bahkan sejumlah kecil gaya dapat digunakan untuk menghasilkan listrik. Penggunaan peralatan semacam itu lebih tepat di perusahaan industri daripada dalam kehidupan sehari-hari. Dalam praktiknya, mereka lebih sering digunakan untuk membuat sistem ladang angin.

Perangkat jenis ini kurang efektif dalam praktiknya. Rotasi bilah turbin dilakukan sejajar dengan permukaan bumi, terlepas dari kekuatan angin dan vektornya. Arah aliran juga tidak masalah, dengan dampak apa pun, elemen rotasi menggulir melawannya. Akibatnya, generator angin kehilangan sebagian dayanya, yang menyebabkan penurunan efisiensi energi peralatan secara keseluruhan. Namun dalam hal pemasangan dan perawatan, unit yang bilahnya disusun secara vertikal lebih cocok untuk digunakan di rumah. Ini disebabkan oleh fakta bahwa rakitan gearbox dan generator dipasang di tanah. Kerugian dari peralatan tersebut termasuk pemasangan yang mahal dan biaya operasi yang serius. Diperlukan ruang yang cukup untuk memasang generator. Oleh karena itu, penggunaan perangkat vertikal lebih tepat di peternakan swasta kecil.

bermata dua	bermata tiga	multi-pisau
Jenis unit ini ditandai dengan adanya dua elemen rotasi. Opsi ini praktis tidak efisien saat ini, tetapi cukup umum karena keandalannya.	Jenis peralatan ini adalah yang paling umum. Unit tiga bilah digunakan tidak hanya di pertanian dan industri, tetapi juga di rumah tangga pribadi. Jenis peralatan ini telah mendapatkan popularitas karena keandalan dan efisiensinya.	Yang terakhir dapat memiliki 50 atau lebih elemen rotasi. Untuk memastikan pembangkitan jumlah listrik yang diperlukan, tidak perlu menggulir bilah itu sendiri, tetapi membawanya ke jumlah putaran yang diperlukan. Kehadiran setiap elemen rotasi tambahan memberikan peningkatan parameter resistansi total roda angin. Akibatnya, output peralatan pada jumlah putaran yang diperlukan akan bermasalah. Perangkat korsel yang dilengkapi dengan sejumlah bilah mulai berputar dengan kekuatan angin kecil. Tetapi penggunaannya lebih relevan jika fakta pengguliran berperan, misalnya, saat memompa air diperlukan. Untuk memastikan produksi energi dalam jumlah besar secara efektif, unit multi-bilah tidak digunakan. Untuk pengoperasiannya, diperlukan pemasangan perangkat roda gigi. Ini tidak hanya memperumit seluruh desain peralatan secara keseluruhan, tetapi juga membuatnya kurang dapat diandalkan dibandingkan dengan yang berbilah dua dan tiga.

Dengan pisau keras

Unit berlayar

Biaya unit tersebut lebih tinggi karena tingginya biaya produksi bagian rotasi. Namun dibandingkan dengan peralatan berlayar, generator dengan bilah kaku lebih andal dan memiliki masa pakai yang lama.Karena udara mengandung debu dan pasir, elemen yang berputar dikenai beban tinggi. Ketika peralatan beroperasi dalam kondisi stabil, diperlukan penggantian tahunan film anti-korosi yang diterapkan pada ujung bilah. Tanpa ini, elemen rotasi mulai kehilangan sifat kerjanya seiring waktu.

Jenis bilah ini lebih sederhana dalam hal produksi dan lebih murah daripada logam atau fiberglass. Tetapi penghematan di bidang manufaktur dapat menyebabkan biaya yang serius di masa depan. Dengan diameter roda angin tiga meter, kecepatan ujung bilah bisa mencapai 500 km / jam, ketika putaran peralatan sekitar 600 per menit. Ini adalah beban yang serius bahkan untuk bagian yang kaku. Praktek menunjukkan bahwa elemen rotasi pada peralatan berlayar harus sering diubah, terutama jika kekuatan angin tinggi.

Sesuai dengan jenis mekanisme putar, semua unit dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

• perangkat Darier ortogonal;
• unit dengan rakitan putar Savonius;
• perangkat dengan desain unit aksial vertikal;
• peralatan dengan mekanisme putar tipe helikoid.

Kecepatan angin

Terlepas dari apakah Anda berencana untuk membeli generator yang sudah jadi atau membangunnya sendiri, kecepatan angin akan menjadi salah satu parameter terpenting dalam menentukan kekuatan instalasi.

Pertama, setiap jenis turbin angin memiliki kecepatan awalnya sendiri. Untuk sebagian besar instalasi, ini adalah 2-3 m/s. Jika kecepatan angin di bawah ambang batas ini, generator tidak akan bekerja sama sekali, dan karenanya, listrik juga akan dihasilkan.

Selain kecepatan awal, ada juga kecepatan nominal, di mana generator angin mencapai daya pengenalnya. Untuk setiap model, pabrikan menunjukkan angka ini secara terpisah.

Namun, jika kecepatan lebih tinggi dari kecepatan awal, tetapi lebih rendah dari kecepatan nominal, maka pembangkitan listrik akan berkurang secara signifikan. Dan agar tidak dibiarkan tanpa listrik, pertama-tama Anda harus selalu fokus pada kecepatan angin rata-rata di wilayah Anda dan langsung di situs Anda. Anda dapat mengetahui indikator pertama dengan melihat peta angin, atau dengan melihat ramalan cuaca di kota Anda, yang biasanya menunjukkan kecepatan angin.

Angka kedua, idealnya, harus diukur dengan instrumen khusus langsung di tempat turbin angin akan berdiri. Bagaimanapun, rumah Anda bisa berada di atas bukit, di mana kecepatan angin akan lebih tinggi, dan di dataran rendah, di mana praktis tidak ada angin.

Dalam situasi ini, mereka yang terus-menerus menderita embusan angin topan berada dalam posisi yang lebih baik, dan dapat mengandalkan kinerja turbin angin yang lebih besar.

Apa itu beban angin?

Aliran massa udara di sepanjang permukaan bumi terjadi pada kecepatan yang berbeda. Menabrak rintangan apa pun, energi kinetik angin diubah menjadi tekanan, menciptakan beban angin. Upaya ini dapat dirasakan oleh siapa saja yang bergerak melawan arus. Beban yang dihasilkan tergantung pada beberapa faktor:

• kecepatan angin,
• kepadatan jet udara, - pada kelembaban tinggi, gravitasi spesifik udara menjadi lebih besar, masing-masing, jumlah energi yang ditransfer meningkat,
• bentuk benda diam.

Dalam kasus terakhir, gaya yang diarahkan ke arah yang berbeda bekerja pada masing-masing bagian dari struktur bangunan, misalnya:

Pemilihan generator untuk kincir angin

Memiliki nilai yang dihitung dari jumlah putaran baling-baling (W), yang diperoleh dengan metode yang dijelaskan di atas, sudah dimungkinkan untuk memilih (memproduksi) generator yang sesuai. Misalnya dengan derajat kecepatan Z = 5, jumlah sudu adalah 2 dan kecepatannya 330 rpm. dengan kecepatan angin 8 m/s, daya generator harus sekitar 300 watt.

Generator pembangkit listrik tenaga angin "dalam konteks". Salinan teladan dari salah satu kemungkinan desain generator untuk sistem tenaga angin rumah, dirakit sendiri

Beginilah tampilan motor sepeda listrik, atas dasar itu diusulkan untuk membuat generator untuk kincir angin rumah. Desain motor sepeda sangat ideal untuk implementasi dengan sedikit atau tanpa perhitungan dan modifikasi. Namun, kekuatan mereka rendah.

Adapun ciri-ciri motor sepeda listrik kurang lebih sebagai berikut :

Parameter	Nilai
Tegangan, V	24
Kekuatan, W	250-300
Frekuensi rotasi, rpm	200-250
Torsi, Nm	25

Ciri positif dari motor sepeda adalah praktis tidak perlu dirombak. Mereka secara struktural dikembangkan sebagai motor listrik kecepatan rendah dan dapat berhasil digunakan untuk turbin angin.

Cara memotong mata pisau

Lebih jauh di sepanjang garis mulai dari akar pisau perhatikan dimensi radius bilah - di kolom "Radius bilah" di kolom hijau. Menurut dimensi ini, letakkan titik-titik pada garis di sebelah kiri dan di sebelah kanan akar mata pisau. Di sebelah kiri, jika Anda melihat dari akar bilah ke ujung, akan ada koordinat pola mm Belakang, dan di sebelah kanan garis, koordinat pola mm Depan.Setelah Anda menghubungkan titik-titik dan Anda memiliki pisau, yang biasanya dipotong dengan pisau dari gergaji besi untuk logam, atau dengan gergaji listrik.

Lubang untuk memasang bilah ke hub dibuat dengan ketat di sepanjang garis tengah bilah, yang digambar pada pipa di awal, jika Anda memindahkan lubang, bilah akan berdiri pada sudut yang berbeda terhadap angin dan kehilangan semua kualitasnya. tepi pisau perlu untuk memproses, membulatkan bagian depan bilah, menajamkan bagian belakang 'dan membulatkan ujung bilah sehingga tidak ada yang bersiul dan mengeluarkan suara. Spreadsheet Excel sudah memperhitungkan pemrosesan tepi dalam perhitungan seperti pada gambar di bawah ini.
>

Saya harap menjadi lebih jelas bagi Anda bagaimana menggunakan pelat dan bagaimana memilih sekrup untuk generator. Misalnya, tentu saja saya memilih generator dengan parameter yang tidak sesuai, karena pengisian baterai 12v dimulai terlalu dini, untuk 24v dan 48 volt hasilnya akan berbeda dan daya akan lebih tinggi, tetapi Anda tidak dapat menggambarkan semua contoh.

Yang paling penting adalah memahami prinsip-prinsipnya, misalnya memilih baling-baling jika memiliki daya yang baik pada satu kecepatan, ini tidak berarti akan memilikinya dalam praktik, jika generator memuat baling-baling terlalu dini, tidak akan mencapai kecepatannya dan tidak akan mengembangkan kekuatan yang seharusnya pada kecepatan yang lebih rendah, meskipun angin akan dihitung atau bahkan lebih tinggi. Pisau disesuaikan dengan kecepatan tertentu dan akan mengambil daya maksimum dari angin dengan kecepatannya.

Perangkat dan prinsip operasi

Generator angin bekerja dengan bantuan tenaga angin. Desain perangkat ini harus mencakup elemen-elemen berikut:

• bilah turbin atau baling-baling;
• turbin;
• pembangkit listrik;
• sumbu generator listrik;
• inverter yang fungsinya mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah;
• mekanisme yang memutar bilah;
• mekanisme yang memutar turbin;
• baterai;
• tiang kapal;
• pengontrol gerak putar;
• peredam;
• sensor angin;
• betis sensor angin;
• gondola dan elemen lainnya.

Unit industri memiliki kabinet daya, penangkal petir, mekanisme putar, fondasi yang andal, alat pemadam kebakaran, dan telekomunikasi.

Generator angin adalah perangkat yang mengubah energi angin menjadi listrik. Cikal bakal agregat modern adalah pabrik yang menghasilkan tepung dari biji-bijian. Namun, skema koneksi dan prinsip pengoperasian generator tidak banyak berubah.

1. Karena kekuatan angin, bilah mulai berputar, yang torsinya ditransmisikan ke poros generator.
2. Rotasi rotor menciptakan arus bolak-balik tiga fase.
3. Melalui pengontrol, arus bolak-balik dikirim ke baterai. Baterai diperlukan untuk membuat operasi generator angin yang stabil. Jika ada angin, unit mengisi baterai.
4. Untuk melindungi dari badai, sistem pembangkit tenaga angin memiliki elemen untuk mengarahkan roda angin menjauh dari angin. Ini terjadi dengan melipat ekor atau mengerem roda dengan rem listrik.
5. Untuk mengisi ulang baterai, Anda harus memasang pengontrol. Fungsi yang terakhir termasuk memantau pengisian baterai untuk mencegah kerusakannya. Jika perlu, perangkat ini dapat membuang kelebihan energi ke ballast.
6. Baterai memiliki tegangan rendah yang konstan, tetapi harus mencapai konsumen dengan daya 220 volt. Untuk alasan ini, inverter dipasang di turbin angin.Yang terakhir ini mampu mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah, meningkatkan kekuatannya menjadi 220 volt. Jika inverter tidak dipasang, maka hanya perangkat yang dirancang untuk tegangan rendah yang perlu digunakan.
7. Arus yang dikonversi dikirim ke konsumen untuk menyalakan baterai pemanas, penerangan ruangan, dan peralatan rumah tangga.

Pembenaran baru untuk konsep lama

Asumsi yang tidak berdasar bahwa perkembangan modern harus secara dramatis meningkatkan efisiensi turbin angin tidak memiliki dasar sama sekali. Model horizontal modern mencapai efisiensi 75% dari batas Bentz teoretisnya (efisiensi sekitar 45%). Bagaimanapun, bagian fisika yang mengatur efisiensi turbin angin adalah hidrodinamika, dan hukumnya tidak dapat diubah sejak pertama kali ditemukan.

Beberapa desainer mencoba meningkatkan efisiensi dengan menambah jumlah bilah, membuatnya lebih tipis. Anda dapat menambah panjangnya, dan ini memberikan efek yang lebih besar karena pertumbuhan area yang disapu.

Tapi tetap saja, perlu untuk menjaga keseimbangan antara perlambatan angin dan kecepatan residualnya.

Ada arah lain - untuk meningkatkan kecepatan angin dengan melewatkannya melalui diffuser. Tetapi hidrodinamika penuh dengan efek aliran yang telah ditemukan di sekitar rintangan di sepanjang jalur dengan hambatan paling kecil.

Ada model DAWT yang kurang lebih sukses dengan sudut kerucut besar, tetapi upaya untuk "menipu angin" ini tidak meningkatkan efisiensi sebanyak yang diiklankan.

Turbin angin modern yang paling sukses adalah model vertikal dengan bilah Darrieus, dipasang pada bantalan dorong melayang magnetik (MAGLEV).Bekerja hampir tanpa suara, mereka mulai berputar pada kecepatan angin kurang dari 1 m / s, dan menahan hembusan angin kencang hingga 200 km / jam. Berdasarkan sumber energi alternatif itulah yang paling menguntungkan untuk membentuk sistem energi mandiri swasta.

Terima kasih telah membaca sampai akhir! Jangan lupa jika Anda menyukai artikel ini!

Bagikan ke teman-teman, tinggalkan KOMENTAR Anda (Komentar Anda sangat membantu untuk pengembangan proyek)

Bergabunglah dengan grup VK kami:

ALTER220 Portal energi alternatif

dan menyarankan topik untuk diskusi, bersama-sama akan lebih menarik!!!

Nilai prosedur

Jika Anda mengabaikan perhitungan beban pergerakan udara, Anda dapat, seperti yang mereka katakan, merusak semuanya sejak awal dan membahayakan nyawa orang.

Jika biasanya tidak ada kesulitan dengan tekanan salju di dinding bangunan - beban ini dapat dilihat, dapat ditimbang dan bahkan disentuh - maka semuanya jauh lebih rumit dengan angin. Itu tidak terlihat, sangat sulit untuk memprediksinya secara intuitif. Ya, tentu saja, angin memiliki beberapa efek pada struktur pendukung, dan dalam beberapa kasus bahkan dapat merusak: itu memutar spanduk iklan, membanjiri pagar dan bingkai dinding, dan merobek atap. Tetapi bagaimana mungkin untuk memprediksi dan memperhitungkan kekuatan ini? Apakah itu benar-benar dapat dihitung?

Menyerah! Namun, ini adalah bisnis yang suram, dan non-profesional tidak suka menghitung beban angin. Ada penjelasan yang jelas untuk ini: pentingnya perhitungan adalah masalah yang sangat bertanggung jawab dan sulit, jauh lebih rumit daripada perhitungan beban salju. Jika hanya dua setengah halaman yang dikhususkan untuk beban salju dalam usaha patungan yang didedikasikan khusus untuk ini, maka perhitungan beban angin tiga kali lebih banyak! Plus, aplikasi wajib ditugaskan untuk itu, mereka ditempatkan pada 19 halaman yang menunjukkan koefisien aerodinamis.

Jika warga Rusia masih beruntung dengan ini, maka bagi penduduk Belarus itu bahkan lebih sulit - dokumen TKP_EN_1991-1-4-2O09 "Efek angin", yang mengatur standar dan perhitungan, memiliki volume 120 halaman!

Dengan Eurocode (EN_1991-1-4-2O09) pada skala membangun struktur pribadi untuk efek angin, beberapa orang ingin berurusan dengan secangkir teh di rumah. Mereka yang tertarik secara profesional disarankan untuk mengunduh dan mempelajarinya secara menyeluruh, dengan dikelilingi oleh konsultan spesialis. Jika tidak, karena pendekatan dan pemahaman yang salah, konsekuensi perhitungan bisa menjadi bencana.

Faktor pemanfaatan tenaga angin

Perlu dicatat bahwa untuk turbin angin ada indikator efisiensi khusus - KIEV (Koefisien Pemanfaatan Energi Angin). Ini menunjukkan berapa persentase aliran udara yang melewati bagian kerja secara langsung mempengaruhi bilah kincir angin. Atau, secara lebih ilmiah, ini menunjukkan rasio daya yang diterima pada poros perangkat dengan daya aliran yang bekerja pada permukaan angin impeller. Dengan demikian, KIEV adalah spesifik, hanya berlaku untuk turbin angin, analog efisiensi.

Hingga saat ini, nilai KIEV dari semula 10-15% (indikator kincir angin tua) telah meningkat menjadi 356-40%. Hal ini disebabkan oleh peningkatan desain kincir angin dan munculnya material dan detail teknis baru yang lebih efisien, rakitan yang membantu mengurangi kerugian gesekan atau efek halus lainnya.

Studi teoritis telah menentukan faktor pemanfaatan maksimum untuk energi angin menjadi 0,593.

Menyimpulkan hal di atas: Apakah turbin angin menguntungkan?

Hasil di atas dengan jelas membuktikan pengembalian biaya pembelian dan peluncuran generator angin.Terutama sejak:

• Biaya kilowatt terus meningkat karena inflasi.
• Saat menggunakan kincir angin, objek menjadi tidak mudah menguap.
• "Surplus" listrik yang dihasilkan dapat diakumulasikan dan disimpan jika cuaca tenang berkat sistem catu daya yang tidak pernah terputus.
• Banyak objek yang jauh dari jaringan catu daya terpusat terpaksa ada tanpa adanya listrik, karena koneksinya tidak menguntungkan.

Jadi, generator angin menguntungkan. Pembeliannya untuk konsumen padat energi tanpa catu daya layak secara ekonomi. Sebuah hotel di luar kota, peternakan pertanian atau perusahaan peternakan, pemukiman pondok - dalam hal apa pun, biaya untuk menghubungkan sumber listrik alternatif akan dibenarkan. Tetap hanya memilih model kincir angin yang sesuai dan memasangnya, dipandu oleh rekomendasi pabrikan. Kekuatan perangkat harus sesuai dengan kecepatan angin rata-rata di daerah Anda. Anda dapat menentukannya menggunakan peta angin khusus atau menurut stasiun cuaca setempat.

Harap dicatat: untuk turbin angin dari pabrikan Cina, daya pengenal perangkat dihitung dengan mempertimbangkan kecepatan angin pada 50-70% dari permukaan tanah. Memasang kincir angin pada ketinggian seperti itu bermasalah

Tiang yang terlalu tinggi mahal, dan kekuatannya tunduk pada persyaratan yang ketat. Selain itu, pada ketinggian yang ditunjukkan, hembusan angin membentuk arus pusaran yang kuat. Mereka tidak hanya memperlambat pengoperasian generator angin, tetapi juga dapat menyebabkan bilah patah. Solusinya adalah memasang perangkat pada ketinggian 30-35m, yang akan memberikan akses ke angin kencang, tetapi akan mencegah kincir angin pecah.