Turbin angin vertikal

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Meskipun ada banyak cara yang lebih maju untuk menghasilkan energi saat ini, turbin angin dulunya digunakan hampir di mana-mana. Tentu saja, mereka masih digunakan sampai sekarang, tetapi jumlahnya telah berkurang secara signifikan. Untuk memahami cara kerjanya, penting untuk mengetahui bahwa angin adalah salah satu bentuk energi matahari.

Deskripsi Umum

Turbin angin bekerja menggunakan arus angin. Tapi mengapa angin mampu menghasilkan listrik? Fenomena ini terjadi karena adanya pemanasan atmosfer bumi yang tidak merata, struktur permukaan planet yang tidak beraturan, dan juga karena perputarannya. Turbin angin, atau generator angin, mampu mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik, yang nantinya dapat digunakan untuk beberapa tugas lain.

Bagaimana tepatnya perangkat ini menghasilkan listrik menggunakan angin biasa? Sebenarnya, semuanya cukup sederhana. Prinsip pengoperasian turbin semacam itu secara langsung berlawanan dengan pengoperasian kipas. Di bawah pengaruh kekuatan angin, bilah-bilah turbin angin berputar, yang pada gilirannya menyebabkan poros yang terhubung ke generator untuk menghasilkan listrik berputar.

Tipe turbin

Ada beberapa jenis turbin yang berbeda. Insinyur membedakan dua kategori utama yang saat ini digunakan. Kategori pertama adalah aksial horizontal dan kategori kedua adalah aksial vertikal. Jenis turbin angin pertama memiliki desain yang paling umum, yang mencakup dua atau tiga bilah. Unit dengan tiga bilah bekerja berdasarkan prinsip "melawan angin". Elemennya sendiri diatur sedemikian rupa sehingga mereka melihat angin.

Salah satu turbin terbesar di dunia adalah GE Wind Energy. Kekuatan perangkat ini adalah 3,6 megawatt. Perlu dicatat di sini bahwa semakin besar turbin, semakin efisien. Selain itu, rasio manfaat terhadap harga juga meningkat dengan ukuran agregat.

Total turbin

Indikator pertama yang digunakan untuk memilih perangkat adalah daya. Jika kita mengambil turbin "layanan", maka kekuatannya dapat mulai dari 100 kW dan mencapai beberapa MW. Penting juga untuk dicatat bahwa turbin angin vertikal dan horizontal dapat dikelompokkan bersama. Kelompok seperti itu paling sering disebut sebagai ladang angin. Tujuan dari situs tersebut adalah pasokan listrik grosir ke objek yang diinginkan.

Jika kita berbicara tentang turbin tunggal kecil, yang dayanya kurang dari 100 kW, mereka paling sering digunakan untuk memasok listrik ke rumah-rumah pribadi, antena telekomunikasi atau untuk memasok energi ke pompa transfer air. Perlu dicatat bahwa turbin kecil juga dapat digunakan dalam kombinasi dengan mesin diesel.generator, baterai atau panel surya. Sistem seperti ini disebut sistem hybrid. Mereka digunakan di tempat-tempat di mana tidak ada kemungkinan lain untuk terhubung ke jaringan listrik.

Keuntungan turbin vertikal

Saat ini, perangkat tipe vertikal jauh lebih sering digunakan. Hal ini dibenarkan oleh fakta bahwa tipe vertikal memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan tipe horizontal.

Pada menara tipe vertikal, beban akan bekerja lebih merata, yang membuatnya lebih mudah untuk membuat struktur yang lebih besar dalam hal dimensinya. Selain itu, untuk memasang rotor pada turbin jenis ini tidak diperlukan peralatan tambahan. Keuntungan penting yang meningkatkan efisiensi kerja adalah bilah turbin vertikal dapat dibuat memutar - dalam bentuk spiral. Ini sangat penting, karena dalam hal ini, energi angin akan mempengaruhi mereka baik di pintu masuk maupun di pintu keluar, yang tentu saja meningkatkan efisiensi instalasi.

Salah satu keuntungan terpenting dari turbin vertikal adalah ketika dipasang, tidak ada gunanya menyesuaikan sumbu dengan aliran angin. Jenis perangkat ini akan bekerja dengan aliran angin yang bertiup dari kedua sisi.

Turbin angin Bolotov

Unit ini menonjol dari perangkat lain. Untuk pengoperasian normal turbin, tidak perlu menyesuaikannya dengan berbagai kondisi cuaca. Elemen tenaga angin dari desain ini mampu merasakan angin dari sisi manapun, tanpa apapunoperasi pengaturan. Selain itu, stasiun jenis ini tidak mengharuskan menara berputar saat arah angin berubah. Keuntungan lain dari turbin angin vertikal (VAWT - pembangkit listrik tenaga angin dengan poros generator vertikal) adalah mereka memiliki desain khusus yang memungkinkan Anda untuk bekerja dengan aliran angin dengan kekuatan apa pun. Operasi bahkan selama badai dimungkinkan. Dimungkinkan untuk memilih jumlah modul instalasi. Daya keluaran turbin akan tergantung pada jumlahnya. Artinya, dengan mengubah jumlah modul, Anda dapat mengubah kekuatan unit, yang sangat nyaman. Keuntungan lainnya adalah elemen gaya angin dirakit sedemikian rupa sehingga memungkinkan konversi energi kinetik menjadi energi mekanik dengan efisiensi tinggi.

Dimensi turbin angin Biryukov dan Blinov

Perangkat ini memiliki rotor dua lantai dengan diameter 0,75 m. Ketinggian elemen ini adalah 2 m. Di bawah aksi angin segar, rotor seperti itu dapat sepenuhnya memutar rotor asinkron poros dengan daya hingga 1,2 kW. Turbin dapat menahan gaya angin hingga 30 m/s tanpa kegagalan.

Layak dibicarakan mengapa turbin angin dianggap sebagai pencapaian dua ilmuwan. Masalahnya adalah bahwa di tahun 60-an. di Uni Soviet, ilmuwan Biryukov mematenkan generator angin korsel dengan KIEV 46%. Namun, beberapa saat kemudian, insinyur Blinov dapat menggunakan desain yang sama, tetapi dengan indikator KIEV 58%.

Turbintipe hiperboloid

Turbin angin tipe hiperboloid didasarkan pada gagasan insinyur seperti Shukhov Vladimir Grigoryevich.

Keistimewaan turbin jenis ini termasuk fakta bahwa ia memiliki area kerja aliran angin yang lebih besar. Jika kita membandingkan indikator ini dengan kategori perangkat lain, maka tipe hiperboloid menunjukkan hasil 7-8% lebih baik, jika kita hitung dari luas sapuan. Indikator ini berlaku untuk jenis-jenis di mana area kerja aliran angin baling-baling. Jika kita bandingkan jenis ini, misalnya dengan turbin Darrieus dan Savonius, maka selisihnya adalah 40-45%.

Sifat khusus dari kategori unit ini juga mencakup fakta bahwa mereka mampu bekerja dengan aliran udara ke atas. Sangat produktif jika Anda memasang genset di dekat danau, rawa, lereng bukit, dll.

Kelebihan turbin tersebut termasuk fakta bahwa garis kontak lapisan udara aktif, yang mencuci hiperboloid, akan menjadi 1,6 kali lebih lama daripada silinder serupa yang berputar seperti generator angin putar. Tentu saja, maka kesimpulannya efisiensi akan lebih besar dengan jumlah yang sama.

Kekurangan

Meskipun memiliki banyak kelebihan dan fitur dari turbin ini, turbin ini juga memiliki beberapa kekurangan.

Faktor negatif termasuk fakta bahwa ketika bilah generator berputar melawan arus angin, generator jenis ini akan mengalami kerugian yang signifikan, yang, pada gilirannya, akan menyebabkan penurunan efisiensi kerja sekitar setengahnya. Penurunan indikator ini sangat terlihat jika kita membandingkan turbin vertikal dengan turbin horizontal yang tidak memiliki rugi-rugi tersebut.

Kelemahan lainnya adalah turbin angin vertikal harus sangat panjang. Jika Anda menempatkannya dekat dengan tanah, di mana kecepatan angin jauh lebih rendah daripada di ketinggian, maka mungkin ada masalah dengan memulai rotor, yang membutuhkan dorongan untuk mulai bekerja. Dengan sendirinya, itu tidak dimulai sama sekali. Anda tentu saja dapat memasang menara khusus untuk menaikkan bilah lebih tinggi, tetapi bagian bawah rotor masih terlalu rendah.

Kerugian lainnya termasuk fakta bahwa di musim dingin akan terbentuk es pada bilah turbin angin. Perlu juga dicatat banyaknya kebisingan yang dikeluarkan turbin selama operasi. Beberapa instalasi bahkan mampu menghasilkan infrasonik berbahaya selama operasinya. Menyebabkan getaran, yang dapat menyebabkan kaca, jendela, piring bergetar.

Fakta menarik: Turbin angin RimWorld digunakan sebagai sumber listrik.