מחולל רוח אנכי: תיאור ועיקרון הפעולה, הבדלים מדגמים עם ציר סיבוב אופקי

לאחרונה חלה צמיחה מהירה בפופולריות של מקורות אנרגיה חלופיים. השימוש ברוח הוא אחד התחומים המבוקשים ביותר בתחום האנרגיה, ולכן אנשים רבים חושבים לקנות גנרטור רוח אנכי לביתם. בעלי מלאכה מנסים לבנות התקנה כזו במו ידיהם, וזה די ריאלי.

מידע כללי

המשימה של טורבינת רוח אנכית מודרנית היא להמיר כוח רוח לאנרגיה חשמלית. אבות הטיפוס הראשונים של המצאה כזו הופיעו לפני זמן רב מאוד, אבל באותם ימים אנשים לא ייחסו להם חשיבות כמו עכשיו. באשר למתקנים מודרניים, הם מאופיינים בהרבה יתרונות ומספקים אספקה ​​יציבה של חשמל, וזה די מספיק לצרכים ביתיים. בחלק ממדינות אירופה, חלקם של משאבי האנרגיה הנצרכים המופקים מחוות רוח הוא 25%. דנמרק היא ביניהם.

במובנים מסוימים, טורבינות רוח אנכיות עדיפות על סוגים אופקיים קלאסיים, וזאת בשל העיצוב הספציפי ועיקרון הפעולה. להבדיל מדגמים עם ציר אופקי, אין כמעט צמתים ומנגנונים המודרכים על ידי זרימת הרוח. בשל תכונה זו, כל עומסים הידרוסקופיים מופחתים באופן משמעותי, והמבנה תופס עמדה שרירותית ללא קשר לכיוון זרימת הרוח. יתר על כן, לטחנות רוח כאלה יש עיצוב פשוט יותר, המאפשר לבנות אותן בבית.

בין סוגי המפתח של מתקנים עם ציר סיבוב אנכי הם:

• בנייה אורתוגונלית;
• מנגנון דאריאוס;
• מנגנון Savonius;
• טורבינת רוח בעיצוב סליל.

יתרונות עיקריים

היתרון העיקרי של טורבינת רוח אנכית הוא יכולתה לפעול בגובה נמוך, המעניקה רמת יעילות גבוהה. ולמרות שמחולל הרוח האופקי יעיל יותר, האנכי לא חייב להשתמש במנגנונים מורכבים או ציוד יקר, בעוד העיצוב יש אמינות גבוהה וגדול חיי שירות.

בשל הפרופיל המיוחד של הלהבים והצורה הספציפית של הרוטור, היחידה מספקת את מדדי הביצועים הטובים ביותר שאינם משתנים בהתאם לתנועת הרוח. דגמים ביתיים קומפקטיים מצוידים בשלושה (או יותר) אלמנטים מסתובבים שיכולים ללכוד באופן מיידי משב רוח ולהתחיל בתהליך המרתו לאנרגיה חשמלית. הם פועלים במהירויות רוח של 1.5 מטר לשנייה, מה שמגדיל באופן משמעותי את היעילות והיעילות שלהם.

במהלך הפעולה, המתקן אינו פולט רעש או צליל האופייניים לטורבינות רוח גדולות, מה שנחשב פלוס שאין עוררין עליו. הוא גם אינו פולט חומרים מזיקים לאטמוספירה, אינו זקוק לתחזוקה תכופה וממשיך לספק אנרגיה איכותית לחצרים למשך תקופה ארוכה. אם תערוך רשימה של היתרונות של טורבינות רוח אנכיות, אז זה יהיה מורכב מהפריטים הבאים:

1. ידידותיות לסביבה מקסימלית.
2. יכולת עבודה ללא תוספת דלק.
3. רווחיות.
4. חוסר תחזוקה מסובכת ותכופה.
5. עבודה על בסיס אנרגיה בלתי נדלית.

אם טורבינת הרוח מתוכננת נכון, אז היא תוכל להפוך בניין פרטי למתקן אוטונומי לייצור חשמל, ולהפוך למקור הכנסה נוסף. עם זאת, בנוסף ליתרונות, ליחידות כאלה יש גם חסרונות:

1. עלות גבוהה. דגמי מפעל של מותגים זרים הם די יקרים, אבל טורבינות רוח בציר אנכי מתוצרת רוסית הם די סבירים.
2. רמת רעש סבירה. חסרון כזה קיים בטורבינות רוח תעשייתיות גדולות, שכן פיתוחים ביתיים כמעט שקטים.
3. כוח לא יציב.

התכונה האחרונה של טורבינות רוח נחשבת למשמעותית ביותר, אך מומחים נפטרים ממנה על ידי התקנת מספר סוללות. כמו כן, חשוב לציין כי הביצועים של חוות רוח עלולים להיות מושפעים מתנאי מזג האוויר, אשר לרוב אינם ניתנים לחיזוי. היתרונות של מחולל אנרגיה כזה הם הרבה יותר מהחסרונות, ולכן נושא התקנתו בבית פרטי הופך להיות דחוף יותר ויותר.

עקרון עבודה וסיווג

פעולתה של טורבינת הרוח האנכית מבוססת על עקרון הריחוף המגנטי. כאשר הטורבינות מסתובבות, נוצר כוח דחף והרמה, כמו גם כוח בלימה בפועל. בשל השניים הראשונים, להבי המתקן מתחילים לנוע, מה שמפעיל את הרוטור ומוביל ליצירת שדה מגנטי. המערכת פועלת באופן אוטונומי ואינה מצריכה את השתתפות הבעלים.

למרות העיקרון הכללי של הפעולה, לוכדי הרוח עשויים להיות שונים בעיצובם. ולמרות שזה למעשה לא משפיע על היעילות והפרודוקטיביות, זה עוזר למצוא את האפשרות הטובה ביותר עבור משימות ספציפיות באזור ספציפי.

אם אנחנו מדברים על מערכות אורתוגונליות, אז הן בנויות על בסיס ציר אנכי מוצק של סיבוב וכמה להבים הממוקמים במרחק מהמסגרת המרכזית. המערכת אינה דורשת התקנה של מכלולי מדריך נוספים ופועלת במלואה בכל רוח. המיקום האנכי של הפיר הראשי מאפשר להתקין את הכונן בגובה פני הקרקע, מה שמקל מאוד על תפעול או תיקון נוסף.

נקודת התורפה היחידה במחוללים אורתוגונלים היא צמתי הציר. אין להם חיי שירות ארוכים במיוחד, אשר מוסבר על ידי הצורך לעבוד תחת עומסים גבוהים מהרוטור. כדי למנוע נזק מהיר למערכת, יש לטפל בחלקי התמיכה בזמן, ולהחליף את האלמנטים הכושלים בחדשים.

בין החסרונות של מכשירים מסוג זה הם המשקל המרשים של הלהבים, כמו גם מחוון יעילות נמוך יותר בהשוואה למכשירים אופקיים-ציריים. אבל למטרות ביתיות מספיק גנרטורים כאלה. הם מתמודדים עם חובות העבודה שלהם בצורה הטובה ביותר.

דגמים עם רוטור Darrieus ו-Savonius

מכשירים המבוססים על הרוטור דאריאוס מצוידים בציר סיבוב אנכי ושניים או שלושה שטוחים מערכות להבים שאין להן פרופיל אווירודינמי אופייני וממוקמות בבסיס ובהמשך החלק העליון. עקרון הפעולה של המתקן מבוסס על עוצמת או כיוון הרוח. היתרונות של טורבינת רוח כזו כוללים:

1. מהירות סיבוב מקסימלית.
2. אפשרות להרכבת מערכת ההנעה ישירות על הקרקע.
3. קלות בדיקה ותחזוקה.

דגמים עם שני להבים מקיימים אינטראקציה עם הרוח רק כאשר מדובר במשבים חזקים. אם זרימת הרוח אינה חזקה מספיק או מתקרבת באופן שווה, הם נשארים נייחים. בין החסרונות של טורבינות רוח עם גנרטור Darrieus, הן מבחינות בפגיעות לעומסים דינמיים ומקדם יעילות נמוך יחסית.

באשר לטורבינות הרוח המצוידות ברוטור Savonius, יש להים חצי גליליים ומספקות מומנט גבוה גם עם רוחות לא מספיקות. ההספק המרבי של סוג זה של טורבינת רוח מגיע ל-5 קילוואט, כך שהם כמעט ואינם משמשים כתחנת עבודה עצמאית. במקום זאת, המכשירים החלו לשמש ככלי להאצת דגמי הרוטור של דאריאוס. בשל חסרונות משמעותיים, ייצור המוני של ציוד כזה נחשב ללא מוצדק.

סוגים אחרים

טורבינות רוח המצוידות ברוטור רב להבים מייצגות מודרניזציה איכותית של הדגמים הקלאסיים מהסוג האורתוגונלי. עבודתם מבוססת על קומפלקס רוטור של כמה להבים המסודרים בשתי שורות. הרובד החיצוני הוא סטטי ופועל כמנגנון מנחה, לוכד את זרימת הרוח ודוחס אותה. הודות לטכנולוגיה זו, מהירות הרוח בפועל עולה באופן משמעותי.

השכבה השנייה מורכבת מאלמנטים נעים התופסים את זרימת האוויר מהלהבים החיצוניים בזווית מסוימת. תצורה זו הופכת את המכשיר ליעיל ביותר ומגבירה משמעותית את יעילותו. אבל מערכות עם רוטור רב להבים אינן זולות, ולכן צרכנים ממוצעים עוצרים בפתרונות פשוטים ומשתלמים יותר. עם זאת, מומחי אנרגיה אומרים כי יחידה זו מציעה את היעילות הטובה ביותר בכיתה שלה ויכולה לפעול גם עם זרימת רוח נמוכה.

כמו כן, בשוק נמצאות טורבינות רוח סליליות נפוצות, שהן גרסה משופרת של מכשירים אורתוגונליים. במכשירים אלו, הלהבים מסובבים בקשת, מה שמבטיח לכידת זרימת רוח יעילה וסיבוב יציב. השימוש בטכנולוגיית סיבוב מתקדמת מפחית את העומס הדינמי על מרכיבי העבודה העיקריים, מה שמשפיע לטובה על חיי השירות של המפעל.

התקני רוטור סליל מציעים אמינות מרבית ויכולים להתמודד עם עומסים כבדים. אבל במהלך הפעולה, הם יכולים לפלוט רעש וגלי קול נוספים.

למרבה הצער, סוג זה של טורבינת רוח לא זכה לפופולריות רחבה בשל עלותו הגבוהה. זה מוסבר על ידי העובדה שייצור מכשירים סליליים הוא תהליך מאוד עמל וגוזל זמן, הכרוך בשימוש בטכנולוגיה מורכבת.

התקני ציר אנכי

באשר למחוללי הציר האנכי, הם שונים מהסוגים הקודמים במיקום מערכת הלהבים. בתצורה אנכית, הוא דומה לכנף מטוס עם ציר מקביל לפיר האנכי. מבחינת תכונות העיצוב שלו, ההמצאה דומה מעט לרוטור דאריאוס, אך יש לה הרבה יתרונות ותכונות ייחודיות.

גנרטור כזה עובד הרבה יותר מהר.מאשר דגמים אחרים, כך שמחווני היעילות שלו גבוהים באופן ניכר. תוך פרק זמן קצר המתקן מספק את משאב האנרגיה הנדרש ועונה על צרכי הצרכנים בצריכת אנרגיה.

כמו כן, יתרונות המערכת כוללים אמינות ועמידות מירבית, יכולת התמודדות עם עומסים מרשימים וזול יחסית. בשל מאפיינים אלה, גנרטורים עם ציר אנכי פופולריים מאוד והם המובילים בשוק.

הכנת DIY

אפילו הדגמים הפשוטים ביותר של טורבינות רוח הם די יקרים, כך שלא כולם יכולים להרשות לעצמם לקנות מכשיר כזה. בגלל זה, בעלי מלאכה וממציאים מוכשרים החלו ליצור מנגנונים פרודוקטיביים במו ידיהם.

זה לא קשה לעשות מחולל רוח מסוג אנכי צירי. לשם כך, עליך למצוא אביזרים מתאימים, לצייר שרטוטים ולעקוב אחר ההוראות. עם משבי רוח מינימליים, טורבינת רוח כזו תתחיל לעבוד, ותשמח את בעליה עם חשמל במחיר סביר ואיכותי. כדי ליצור מחולל עתידי, עליך להתכונן:

• רוטור - יחידה מטלטלת;
• מערכת להבים;
• תורן צירי;
• גַלגַל מְכַוֵן;
• סוללות;
• ממיר מתח;
• בקר.

בהכנת להבים משלך, מומלץ להשתמש בפלסטיק קל משקל בעל גמישות טובה. שאר חומרי הגלם מפחדים מכל מיני השפעות ומתעוותים במהירות, ולכן עדיף לעצור במבני פלסטיק.

לפני תחילת הייצור, אתה צריך לקחת בחשבון שמכשיר כזה אינו חזק מספיק והוא נחות משמעותית מדגימות המפעל בביצועים. כדי לא להתאכזב מעיצוב ביתי, עדיף לעשות אותו עוצמתי מראש פי 2 מהמצוין בהוראות.

ללא ספק, מחולל הרוח הוא אחת ההמצאות השימושיות ביותר של המאה שלנו. ואתה לא צריך להיות אוליגרך כדי לקבל מערכת כזו, כי במינימום מאמץ אתה יכול לעשות את זה בעצמך.