كفاءة التوربينات: ماذا تريد أن تعرف؟

الهدف من امتلاك وتشغيل نظام توربينات الرياح بالحجم المحلي هو توليد الكهرباء لأي سبب كان ، سواء كان ذلك الاستخدام المنزلي أو الربح أو التوليد للأغراض الصناعية. يعتمد التوليد الكلي للكهرباء لنظام توربينات الرياح على العديد من العوامل المختلفة ، يمكن أن يتأثر الكثير منها بالعوامل الداخلية والخارجية للنظام نفسه أو مكان وضع النظام. هذا يعني أنه لا يهم فقط تصنيف طاقة التوربين الخاص بك ، ولكن مدى كفاءة هذا التوربين في استخراج الطاقة من الرياح وتحويلها إلى طاقة كهربائية عند نقطة الاستهلاك. على سبيل المثال ، يمكن لمولد بقدرة 5 كيلو وات في التوربينات ، بسبب عدم الكفاءة في النظام ، أن يولد 500 وات فقط من الطاقة بسبب فقد الطاقة في النظام إذا تم إدارته بشكل غير صحيح. لذلك من المهم توصيف وفهم الأسباب المختلفة لعدم الكفاءة وكيف يمكن مكافحتها.

كيف تحصل على أقصى استفادة من الريح

سنبدأ من منظور الريح ونعمل في طريقنا من خلال كل من أوجه القصور حتى نصل إلى الكهرباء المستخدمة لشحن البطاريات في منزلك. لسوء الحظ ، لا يمكنك التحكم في ما تفعله الرياح في جميع الأوقات ، لذلك لا يمكننا للأسف فعل الكثير بشأن حالتها. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه ، بشكل عام ، كلما كان تدفق الرياح رقائقيًا (اسم علمي للتدفق السلس للهواء) ، زادت كفاءة تحويل طاقة الرياح الحركية إلى الطاقة الحركية الدورانية للرياح. شفرات توربينات الرياح.

أما التدفق المضطرب فهو عكس ذلك. يحدث هذا عندما يكون الهواء فوضويًا ودوامات حول عدم القدرة على التنبؤ. يمكن أن تدفع النقاط المحلية داخل تدفق الرياح الريح للخلف أو جانبية مما يتسبب في قوى غير متسقة تطبق على ريش التوربينات. إن التحكم المحدود الذي تتمتع به في الرياح التي تتفاعل مع التوربينات هو كيف تؤثر البيئة المحيطة بالتوربين على ظروف التدفق. ستؤدي عوائق التدفق مثل الأشجار أو المباني أو توربينات الرياح الأخرى إلى زيادة التدفق المضطرب الذي يصل إلى التوربين. ومن ثم عند تركيب التوربين الخاص بك ، يجب أن تحاول وضعه في منطقة مفتوحة لطيفة مع الحد الأدنى من العوائق القريبة.

يجدر أيضًا النظر إلى سرعة الرياح التي سيتعرض لها التوربين الخاص بك في أوضاع تركيب مختلفة حيث يمكن أن يختلف ذلك. النقطة الأساسية التي يجب أن تفكر فيها هي ارتفاع التوربين الخاص بك. كلما تم تركيب التوربين على ارتفاع أعلى ، زادت سرعات الرياح بشكل عام. هذا لأنه عندما تتفاعل الرياح مع الأرض فإنها تبطئ ، مما يؤدي إلى إبطاء الهواء الموجود فوقها مباشرة ، ثم يؤدي ذلك الهواء إلى إبطاء الهواء فوقها وما إلى ذلك ... حتى تعود إلى التدفق غير المقيد حيث تتدفق الرياح بأقصى سرعة. تسمى هذه الظاهرة بالطبقة الحدودية في ديناميكيات الموائع: طبقة من التدفق قريبة من الحدود (الهواء إلى الأرض) التي لها تدرج سرعة عبر ارتفاعها.

ارفع أو اسحب

عدم الكفاءة الثاني والمهم للغاية عندما يتعلق الأمر بأنظمة توربينات الرياح هو الحد النظري لكمية الطاقة التي يمكن استخلاصها من الرياح بواسطة شفرة توربينية معينة. يعتمد هذا في الغالب على شكل الشفرة المستخدمة لحصاد طاقة الرياح. هناك العديد من التصميمات الشائعة لشفرات التوربينات ، وتستخدم TESUP على وجه الخصوص نوع الرفع وشفرات السحب في تصميماتها.

يمكن رؤية مثال للشفرة من نوع الرفع على توربين Magnum 5. يتم تشكيل النصل بطريقة تعرف باسم الأيروفويل. هذا هو شكل جناح الطائرة إذا نظرت إلى مقطعه العرضي. ينتج عن هذا الشكل قوة رفع عندما تمر الرياح فوق سطحه بنفس الطريقة تمامًا مثل جناح الطائرة. من الأمثلة الجيدة على التوربينات من نوع السحب توربينات TESUP AtlasX. يحتوي هذا النوع من التوربينات على شفرة على شكل حرف "C" ويعتمد على الريح "للدفع" مباشرة على شفرات التوربينات لتدويرها.

الحد الأقصى النظري لتوربينات الرفع يبلغ حوالي 40٪ وأنا أعلم أن هذا قد يبدو منخفضًا للوهلة الأولى ، لكن الحد الأقصى للكفاءة لأي توربين هو 45٪ فقط! لذا فهو حقًا ليس سيئًا على الإطلاق! تميل توربينات السحب من النوع إلى انخفاض الكفاءة بشكل عام. هذا يرجع بشكل رئيسي إلى بناء التوربينات. نظرًا لأن ريشتين (أحد جانبي التوربين) يتم دفعهما بفعل الرياح في أي لحظة ، فإن إحدى الشفرات تعمل عكس دوران التوربين (كم هو وقح!) يضمن الشكل C للشفرة مساحة أكبر لسطح الشفرة تتعرض للرياح ، وبالتالي تلتقط إحدى الشفرات مزيدًا من الرياح ويتم دفعها بقوة أكبر ، مما

يؤدي إلى حدوث دوران.

نجاعة

ربما تفكر ، أوه ، هذا هراء ، كفاءة منخفضة؟ بالكاد سأحصل على أي طاقة من توربين TESUP الخاص بي! لكن لا داعي للقلق ، فهناك مقايضة ، وواحدة رائعة في ذلك! تتميز توربينات السحب من نوع السحب بسرعة بدء تشغيل منخفضة ، وبالتالي فهي تدور في كثير من الأحيان أكثر من توربينات الرفع ، تمامًا مثل السلحفاة والأرنب البري لتوليد الطاقة! تعمل TESUP بجد لجعل توربيناتها ذات كفاءة أعلى من خلال تصميم شفراتها بعناية. ما عليك سوى إلقاء نظرة على شفرات AtlasX المعاد تصميمها! لم يقتصر الأمر على تحسين كفاءة التوربينات وزيادة مساحة مستجمعات الرياح ، بل إنها تبدو رائعة أيضًا!

ضرورة وجود مكونات جيدة في نظام التشغيل الخاص بك

العقبة الأخيرة بين الرياح وتوليد الكهرباء هي عدم الكفاءة الكهربائية. يمكن أن يحدث هذا وسيحدث في جميع المكونات الكهربائية سواء كان ذلك المولد الكهربائي في التوربين أو أصغر سلك في النظام. لسوء الحظ ، تميل المكونات الكهربائية إلى إهدار الكهرباء من خلال توليد الطاقة الحرارية (فكر في الوقت الذي تلمس فيه شاحن الهاتف وكان الجو دافئًا بعد شحن الهاتف). كل خطوة ضرورية في نظا�