טורבינות רוח: עקרונות, תפעול וסוגים

  • טורבינות רוח ממירות את האנרגיה הקינטית של הרוח לחשמל.
  • ישנם שני סוגים עיקריים של טורבינות: ציר אופקי וציר אנכי.
  • חוות רוח מייעלות את הייצור על ידי ניצול הרוחות השוררות.

שיפור חוות רוח

אנרגיית רוח היא אחת האנרגיות המתחדשות החשובות בעולם. נעשה בו יותר ויותר שימוש בשל יכולתו לייצר אנרגיה נקייה מבלי לייצר גזי חממה. לכן, חיוני להכיר את פעולתו ובפרט את זו של טורבינות רוח. כאן נסקור לעומק כיצד הם פועלים ואת התכונות העיקריות שלהם.

טורבינת רוח, הידועה גם בתור טורבינת רוח, היא אחד המרכיבים הבסיסיים של סוג זה של אנרגיה. למרות שבאופן כללי כל הטורבינות חולקות היבטים דומים, ישנם סוגים שונים בהתאם לחוות הרוח או להתקנה. יתר על כן, הטורבינות התפתחו מאז הדגמים הראשונים שלהן, מה שמאפשר לנו להשיג אנרגיה בצורה יעילה יותר ויותר.

במאמר זה נספר לכם את כל מה שצריך לדעת על טורבינות רוח, המאפיינים שלהן ואופן פעולתן וכן פרטים נוספים על מבנה חוות הרוח.

מהי טורבינת רוח

מאפייני טורבינות רוח

טורבינת רוח היא מכשיר מכני הממיר אנרגיית רוח לאנרגיה חשמלית. הוא נועד להמיר את האנרגיה הקינטית של הרוח לאנרגיה מכנית באמצעות תנועת להבי הרוטור, אשר מומרת לאחר מכן לחשמל הודות לגנרטור.

העיקרון הבסיסי של פעולת טורבינת רוח מבוסס על שלושה חוקים בסיסיים של הפיזיקה:

  • האנרגיה שמייצרת הטורבינה פרופורציונלית לריבוע של מהירות הרוח. כלומר, אם מהירות הרוח מוכפלת, ההספק שנוצר גדל פי ארבעה.
  • האנרגיה הזמינה היא פרופורציונלית לאזור הנסחף על ידי הלהבים, מה שאומר שככל שהלהבים גדולים יותר, כמות האנרגיה הנלכדת גדולה יותר.
  • היעילות התיאורטית המקסימלית של טורבינת רוח היא 59%, המכונה מגבלת בץ.

בניגוד לטחנות רוח ישנות, שהונעו על ידי דחף רוח ישיר, טורבינות מודרניות משתמשות בעקרונות אווירודינמיים מורכבים יותר, כמו אפקט ונטורי, כדי ללכוד כמה שיותר אנרגיה.

פנים מחוללי רוח

טורבינת רוח

בתוך טורבינת רוח, אנו מוצאים מספר אלמנטים מרכזיים המאפשרים להפוך את האנרגיה הקינטית של הרוח לחשמל. הרוטור, המורכב מהלהבים, אחראי על לכידת האנרגיה של הרוח ולגרום לה להסתובב סביב צירו.

תנועת סיבוב זו מועברת לגנרטור החשמלי באמצעות מערכת רכבת כוח, הכוללת את תיבת ההילוכים המגבירה את מהירות הסיבוב לרמות המתאימות לגנרטור. הגנרטור מבוסס על חוק פאראדיי, הקובע כיצד אנרגיה מכנית סיבובית מומרת לאנרגיה חשמלית.

לשם כך, המערכת כוללת רוטור המחובר אל האלטרנטור, אשר הופך את התנועה המכנית לאנרגיה חשמלית. ניתן להשתמש בחשמל שנוצר ישירות או לאחסן בסוללות לשימוש מאוחר יותר.

אלמנטים של טורבינת רוח

אנרגיית רוח

טורבינת רוח מורכבת מאלמנטים שונים הפועלים יחד על מנת להבטיח תפעול מיטבי של הטורבינה והמרה יעילה של אנרגיית הרוח לחשמל. אלו המרכיבים העיקריים:

  • הרוטור: הרוטור הוא האלמנט שאוסף את האנרגיה מהרוח. הוא מורכב מהלהבים, המסתובבים גם במהירויות רוח נמוכות, הודות לעיצוב האווירודינמי שלהם.
  • מערכת צימוד: זוהי מערכת המנגנונים המחברת את הלהבים לרוטור של הגנרטור כדי להעביר את תנועת הסיבוב.
  • מכפיל או תיבת הילוכים: מערכת זו מעלה את מהירות הסיבוב מכ-10-40 סל"ד של הרוטור ל-1.500 סל"ד הנחוצים בגנרטור להפקת חשמל.
  • גֵנֵרָטוֹר: הגנרטור ממיר אנרגיה מכנית לחשמל. בהתאם לטורבינה, ההספק שלה יכול לנוע בין 5kW ל-10 MW בדגמים האחרונים.
  • מנוע כיוון: זה מאפשר למטוס ולרוטור להסתובב כך שיפנו תמיד לכיוון הרוח הרווח.
  • תורן תמיכה: המבנה הוא התומך בגנרטור וברוטור. ככל שהטורבינה גדולה יותר, כך הגובה בו נמצא המטוס גבוה יותר.
  • להבים ומד רוח: מדי רוח מודדים את מהירות הרוח, בעוד שחיישנים בולמים את הלהבים כאשר הרוח חורגת מספים מסוימים, ומונעים נזק לטורבינה.

סוגי טורבינות רוח

מאפייני טורבינת רוח ותפעול

ישנם שני סוגים עיקריים של טורבינות רוח, המובדלים על ידי כיוון ציר הרוטור:

  • טורבינות ציר אופקי: הם המסורתיים המשמשים בחוות רוח, כאשר ציר הסיבוב מקביל לקרקע. סוג זה הוא היעיל ביותר במונחים של אנרגיה הנלכדת על ידי המשטח הנסחף.
  • טורבינות ציר אנכי: לטורבינות אלו יש את היתרון בלכידת רוחות לכל כיוון מבלי צורך לכוון את עצמן מחדש, אם כי היעילות שלהן בדרך כלל נמוכה יותר בהשוואה לאלו בעלות ציר אופקי.

בנוסף, ישנם עיצובים חדשים המתעוררים, כגון טורבינות רוח ללא להבים, המנצלות את תנודות הרוח לייצור חשמל, למרות שהן עדיין בשלב הפיתוח.

הפעלת חוות רוח

מאפייני טורבינת רוח ותפעול

חוות רוח מורכבת ממספר טורבינות רוח הממוקמות בצורה אסטרטגית כדי להפיק את המרב מהרוחות השוררות באזור. מערך הטורבינות מחבר את החשמל המופק באמצעות רשת פנימית המעבירה אותו לתחנת משנה, שם מומר החשמל למתח המתאים לחלוקה.

כדי להבטיח תפעול רציף ויעילות של הפארק, נעשה שימוש במערכות בקרה המנטרות את מהירות הרוח, את כיוון הנאצלות ואת מצב הטורבינות. הדבר מאפשר למקסם את ייצור החשמל ולמנוע נזקים במקרה של רוחות חזקות מאוד.

בנוסף, מתקנים מסוימים משתמשים בטורבינות רוח ימיות (החוף) שאמנם יקר יותר להתקנה, אך מציע את האפשרות לנצל רוחות קבועות וחזקות יותר בים.

יתרונות וחסרונות של אנרגיית רוח

מאפייני טורבינת רוח ותפעול

כמו מקורות אנרגיה אחרים, לאנרגיית הרוח יש יתרונות וחסרונות:

יתרונות:

  • זה מקור אנרגיה מתחדשת, בלתי נדלה ואינו פולט גזי חממה.
  • מאפשר להפחית את התלות של דלקים מאובנים.
  • ניתן להתקין חוות רוח במקומות שונים, כולל אזורים ימיים ואדמות חקלאיות מבלי להשפיע על השימושים בהן.
  • Su טביעת הרגל הפחמנית היא מינימלית בהשוואה לטכנולוגיות אנרגיה אחרות.

חסרונות:

  • היעילות תלויה בזמינות הרוח, מה שהופך אותה ל-a מקור לסירוגין של אנרגיה.
  • ההשפעה החזותית והקולית של חוות רוח יכולה להיות חיסרון באזורים מסוימים.
  • טורבינות גדולות יכולות להשפיע על חיות הבר, במיוחד ציפורים, ולכן יש לקחת בחשבון גורמים אלו בעת בחירת מיקומים.
  • עלות ההתקנה הראשונית גבוהה, אם כי היא מחזירה את עצמה בטווח הארוך.

אנרגיית רוח ממשיכה להיות אחת האפשרויות הטובות ביותר לייצור אנרגיה בר קיימא וידידותי יותר לסביבה. עם התקדמות טכנולוגית מתמדת, טורבינות רוח לא רק משתפרות במונחים של יעילות, אלא גם הופכות נגישות יותר ופחות פולשניות מבחינת חזותי וקול, מה שהופך אותן לאופציה בת קיימא לעתיד האנרגיה העולמית.


השאירו את התגובה שלכם

כתובת הדוא"ל שלך לא תפורסם. שדות חובה מסומנים *

*

*

  1. אחראי לנתונים: מיגל אנחל גטון
  2. מטרת הנתונים: בקרת ספאם, ניהול תגובות.
  3. לגיטימציה: הסכמתך
  4. מסירת הנתונים: הנתונים לא יועברו לצדדים שלישיים אלא בהתחייבות חוקית.
  5. אחסון נתונים: מסד נתונים המתארח על ידי Occentus Networks (EU)
  6. זכויות: בכל עת תוכל להגביל, לשחזר ולמחוק את המידע שלך.