Semua tentang turbin angin

Untuk meningkatkan kondisi kehidupan, umat manusia menggunakan air, berbagai mineral. Baru-baru ini, sumber energi alternatif, terutama tenaga angin, menjadi populer. Berkat yang terakhir, orang-orang telah belajar bagaimana mendapatkan pasokan energi untuk kebutuhan domestik dan industri.

Karena kenyataan bahwa kebutuhan akan sumber daya energi meningkat setiap hari, dan persediaan pembawa energi kebiasaan menurun, penggunaan sumber energi alternatif menjadi semakin relevan setiap hari. Baru-baru ini, para ilmuwan dan insinyur desain telah menciptakan model turbin angin baru. Penggunaan teknologi terbaru memungkinkan untuk meningkatkan karakteristik kualitas unit dan mengurangi jumlah aspek negatif dalam struktur.

Generator angin adalah jenis perangkat teknis yang dengannya energi angin kinetik diubah menjadi energi listrik.

Generator angin digunakan di tempat yang berbeda, biasanya daerah terbuka, di mana potensi angin paling besar. Stasiun sumber energi alternatif dipasang di pegunungan, di perairan dangkal, pulau dan ladang. Instalasi modern dapat menghasilkan listrik bahkan dengan kekuatan angin yang kecil. Karena kemungkinan ini, turbin angin digunakan untuk memasok energi listrik ke objek dengan kapasitas berbeda.

• Tidak bergerak ladang angin dapat menyediakan energi listrik untuk rumah pribadi atau fasilitas kecil dalam produksi. Selama tidak ada angin, cadangan energi akan terakumulasi, dan kemudian digunakan dari baterai.

• Turbin angin dengan daya sedang dapat digunakan di pertanian atau di rumah yang jauh dari jaringan pemanas. Dalam hal ini, sumber listrik ini dapat digunakan untuk pemanas ruangan.

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, proteksi 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 listrik 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 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.

Klasifikasi ladang angin didasarkan pada kriteria berikut.

1. Jumlah bilah. Saat ini sedang dijual, Anda dapat menemukan kincir angin bermata satu, berbilah rendah, dan berbilah banyak. Semakin kecil bilah generator, semakin tinggi kecepatan mesinnya.
2. Indikator daya terukur. Stasiun rumah tangga menghasilkan hingga 15 kW, semi-industri - hingga 100, dan industri - lebih dari 100 kW.
3. Arah sumbu. Generator angin bisa vertikal dan horizontal, masing-masing jenis memiliki pro dan kontra.

Mereka yang ingin memperoleh sumber energi alternatif dapat membeli generator angin dengan rotor, kinetik, pusaran, berlayar, bergerak.

Ada juga klasifikasi pembangkit listrik tenaga angin menurut lokasinya. Saat ini, ada 3 jenis unit.

1. Tanah. Kincir angin semacam itu dianggap yang paling umum, mereka dipasang di bukit, bukit, situs yang disiapkan sebelumnya. Pemasangan instalasi semacam itu dilakukan dengan menggunakan peralatan mahal, karena elemen struktural harus dipasang pada ketinggian yang tinggi.
2. Stasiun pesisir dibangun di bagian pesisir laut, samudra. Pengoperasian generator dipengaruhi oleh angin laut, yang karenanya perangkat putar menghasilkan energi sepanjang waktu.
3. Rak. Generator angin jenis ini dipasang di laut, biasanya pada jarak sekitar 10 meter dari pantai.Perangkat tersebut menghasilkan energi dari angin lepas pantai biasa. Selanjutnya, energi mencapai pantai melalui kabel khusus.

Turbin angin vertikal dicirikan oleh sumbu rotasi vertikal relatif terhadap tanah. Perangkat ini, pada gilirannya, dibagi menjadi 3 jenis.

• Dengan rotor Savounis. Strukturnya mencakup beberapa elemen semi-silinder. Rotasi sumbu unit terjadi secara konstan dan tidak tergantung pada kekuatan dan arah angin. Keuntungan dari generator ini termasuk tingkat kemampuan manufaktur yang tinggi, torsi awal yang berkualitas tinggi, serta kemampuan untuk berfungsi bahkan dengan sedikit kekuatan angin. Kekurangan perangkat: pengoperasian bilah yang tidak efisien, kebutuhan bahan dalam jumlah besar dalam proses pembuatannya.

• Dengan rotor Darrieus. Pada sumbu rotasi perangkat ada beberapa bilah, yang bersama-sama memiliki bentuk strip. Keuntungan dari generator dianggap tidak adanya kebutuhan untuk fokus pada aliran udara, tidak adanya kesulitan dalam proses pembuatan, perawatan yang sederhana dan nyaman. Kerugian dari unit ini adalah efisiensi rendah, siklus perbaikan pendek, self-start yang lemah.

• Dengan rotor helikoid. Generator angin jenis ini merupakan modifikasi dari versi sebelumnya. Keuntungannya terletak pada periode operasi yang panjang dan beban kecil pada mekanisme dan unit pendukung. Kerugian dari unit ini adalah biaya konstruksi yang tinggi, proses pembuatan bilah yang sulit dan rumit.

Sumbu rotor horizontal pada alat ini sejajar dengan permukaan bumi.Ada yang bermata satu, bermata dua, bermata tiga, dan juga bermata banyak, dimana jumlah mata pisaunya mencapai 50 buah. Keuntungan dari generator angin jenis ini adalah efisiensinya yang tinggi. Kerugian dari unit adalah sebagai berikut:

• kebutuhan orientasi sesuai dengan arah aliran udara;
• kebutuhan untuk memasang struktur tinggi - semakin tinggi pemasangannya, semakin kuat jadinya;
• kebutuhan akan fondasi untuk pemasangan tiang selanjutnya (ini berkontribusi pada peningkatan biaya proses);
• tingkat kebisingan yang tinggi;
• bahaya bagi burung yang lewat.

Pembangkit listrik baling-baling memiliki bentuk baling-baling. Dalam hal ini, baling-baling mengambil energi dari aliran udara dan mengolahnya menjadi gerakan rotasi.

Turbin angin horizontal memiliki baling-baling dengan bilah, yang dapat berjumlah tertentu. Biasanya ada 3 dari mereka. Tergantung pada jumlah bilah, kekuatan perangkat dapat bertambah atau berkurang. Keuntungan yang jelas dari jenis kincir angin ini adalah distribusi beban yang seragam pada bantalan pendukung. Kerugian dari unit ini adalah pemasangan desain ini membutuhkan banyak bahan tambahan dan biaya tenaga kerja.

Turbin angin turbin saat ini dianggap paling efisien. Alasannya adalah kombinasi optimal dari area blade dengan konfigurasinya. Keuntungan dari desain tanpa blade termasuk tingkat efisiensi yang tinggi, kebisingan yang rendah, yang disebabkan oleh dimensi perangkat yang kecil.Selain itu, unit-unit ini tidak dihancurkan oleh angin kencang dan tidak menimbulkan bahaya bagi orang lain dan burung.

Kincir angin jenis turbin digunakan di kota-kota besar dan kecil, dapat digunakan untuk menyediakan penerangan untuk rumah dan pondok pribadi. Praktis tidak ada kelemahan pada generator semacam itu.

Keuntungan utama dari turbin angin adalah sebagai berikut:

• keamanan lingkungan - pengoperasian instalasi tidak membahayakan lingkungan dan organisme hidup;
• kurangnya kompleksitas dalam desain;
• kemudahan penggunaan dan pengelolaan;
• kemerdekaan dari jaringan listrik.

Di antara kekurangan perangkat ini, para ahli membedakan yang berikut:

• harga tinggi;
• pengembalian hanya setelah 5 tahun;
• efisiensi rendah, daya rendah;
• kebutuhan peralatan yang mahal.

Perangkat untuk menghasilkan energi dari angin dapat memiliki ukuran yang berbeda. Kekuatan mereka tergantung pada dimensi roda angin, ketinggian tiang dan kecepatan angin. Unit terbesar memiliki kolom dengan panjang 135 m, sedangkan diameter rotornya adalah 127 m. Dengan demikian, tinggi totalnya mencapai 198 meter. Turbin angin besar dengan ketinggian tinggi dan bilah panjang cocok untuk menyediakan energi untuk perusahaan industri kecil, pertanian. Model yang lebih ringkas dapat dipasang di rumah atau di negara.

Saat ini, mereka memproduksi kincir angin jenis marching dengan diameter bilah 0,75 dan 60 meter. Menurut para ahli, dimensi generator tidak boleh muluk-muluk, karena unit portabel kecil cocok untuk menghasilkan sejumlah kecil energi.Model terkecil dari unit ini memiliki tinggi 0,4 meter dan berat kurang dari 2 kilogram.

Saat ini, produksi turbin angin telah didirikan di banyak negara di dunia. Di pasaran Anda bisa menemukan model dan unit buatan Rusia dari China. Dari produsen dalam negeri, perusahaan berikut dianggap yang paling populer:

• "Angin Cahaya";
• Rkraft;
• "SKB Iskra";
• "Sapsan-Energi";
• "Energi angin".

Produsen asing generator tenaga listrik juga sangat populer:

• Angin Emas - Cina;
• Vestas - Denmark;
• Gamesa - Spanyol;
• Suzion - India;
• GE Energi - AS;
• Siemens, Enercon - Jerman.

Namun, perlu diingat bahwa penggunaan turbin angin semacam itu melibatkan penggunaan perbaikan yang mahal, serta suku cadang, yang hampir tidak mungkin ditemukan di toko-toko domestik. Biaya unit untuk produksi listrik biasanya tergantung pada fitur desain, kapasitas dan pabrikan.

Untuk memilih generator angin yang tepat untuk rumah atau rumah musim panas Anda, Anda perlu mempertimbangkan hal-hal berikut.

1. Perhitungan daya peralatan listrik terpasang yang akan dihubungkan di dalam ruangan.
2. Kekuatan unit masa depan, dengan mempertimbangkan koefisien cadangan. Yang terakhir tidak akan membiarkan generator kelebihan beban dalam situasi puncak.
3. Iklim wilayah. Kehadiran presipitasi berdampak negatif pada kinerja perangkat.
4. Efisiensi peralatan, yang dianggap sebagai salah satu indikator terpenting.
5. Indikator kebisingan yang menjadi ciri turbin angin selama operasi.

Selain semua hal di atas, konsumen harus mengevaluasi semua parameter instalasi, serta membaca ulasan tentangnya.

Untuk meningkatkan efisiensi generator angin, perlu untuk mengubah kemampuan dan karakteristik operasinya ke arah yang positif. Pertama, perlu untuk meningkatkan efisiensi sensitivitas impeller terhadap angin yang relatif lemah dan tidak stabil.

Ini adalah semacam membran aliran udara satu arah yang dengan bebas melewati angin dalam satu arah. Membran adalah penghalang yang tidak dapat ditembus untuk pergerakan massa udara dalam arah yang berlawanan.

Metode lain untuk meningkatkan efisiensi generator angin adalah penggunaan diffusers atau tutup pelindung yang memotong aliran dari permukaan yang berlawanan. Masing-masing opsi memiliki kelebihan dan kekurangan. Namun, bagaimanapun, mereka lebih efektif daripada sampel tradisional.

Generator angin itu mahal. Jika Anda ingin menginstalnya di wilayah Anda, Anda harus mempertimbangkan poin-poin berikut:

• ketersediaan medan yang sesuai;
• dominasi angin kencang dan sering;
• kurangnya sumber energi alternatif lainnya.

Jika tidak, ladang angin tidak akan memberikan hasil yang diharapkan.Karena permintaan energi alternatif meningkat setiap tahun, dan membeli kincir angin merupakan pukulan signifikan bagi anggaran keluarga, Anda dapat mencoba membuat unit sendiri dengan pemasangan berikutnya. Pembuatan kincir angin dapat didasarkan pada magnet neodymium, gearbox, bilah dan ketidakhadirannya.

Ada beberapa keuntungan dari kincir angin yang dibuat sendiri. Oleh karena itu, dengan keinginan besar dan kehadiran kemampuan dasar perancang, hampir semua master dapat membangun stasiun pembangkit listrik di situsnya. Versi paling sederhana dari perangkat ini dianggap sebagai kincir angin dengan sumbu vertikal. Yang terakhir tidak memerlukan dukungan dan tiang tinggi, dan prosedur pemasangan ditandai dengan kesederhanaan dan kecepatan.

Untuk membuat generator angin, Anda harus menyiapkan semua elemen yang diperlukan dan memperbaiki modul di tempat yang dipilih. Sebagai bagian dari generator energi vertikal buatan sendiri, kehadiran elemen-elemen tersebut dianggap wajib:

• rotor;
• pisau;
• tiang aksial;
• stator;
• baterai;
• inverter;
• pengontrol.

Pisau dapat dibuat dari plastik elastis ringan, karena bahan lain dapat rusak dan berubah bentuk di bawah pengaruh beban tinggi. Pertama-tama, 4 bagian yang sama harus dipotong dari pipa PVC. Setelah itu, Anda perlu memotong beberapa potongan setengah lingkaran dari kaleng dan memperbaikinya di sepanjang tepi pipa. Dalam hal ini, jari-jari bagian bilah harus 69 cm, dalam hal ini ketinggian bilah akan mencapai 70 cm.

Untuk merakit sistem rotor, Anda perlu mengambil 6 magnet neodymium, 2 cakram ferit dengan diameter 23 cm, lem untuk ikatan. Magnet harus diletakkan pada piringan pertama, diberi sudut 60 derajat dan diameter susunannya 16,5 cm.Menurut skema yang sama, cakram kedua dirakit, dan magnet diisi dengan lem. Untuk stator, Anda perlu menyiapkan 9 gulungan, yang masing-masing melilitkan 60 putaran kawat tembaga dengan diameter 1 mm. Penyolderan harus dilakukan dalam urutan berikut:

• awal kumparan pertama dengan ujung keempat;
• awal kumparan keempat dengan akhir ketujuh.

Tahap kedua dirakit dengan cara yang sama. Selanjutnya, formulir dibuat dari lembaran kayu lapis, yang bagian bawahnya ditutupi dengan fiberglass. Fase dari kumparan yang disolder dipasang di atas. Struktur dituangkan dengan lem dan dibiarkan selama beberapa hari untuk merekatkan semua bagian. Setelah itu, Anda dapat mulai menghubungkan masing-masing elemen generator angin menjadi satu kesatuan.

Untuk merakit struktur di rotor atas, 4 lubang untuk stud harus dibuat. Rotor bawah dipasang pada braket dengan magnet di atas. Setelah itu, Anda perlu menempatkan stator dengan lubang yang diperlukan untuk memasang braket. Stud harus diletakkan pada pelat aluminium, kemudian ditutup dengan rotor kedua dengan magnet di bawah.

Menggunakan kunci pas, perlu untuk memutar stud agar rotor jatuh secara merata dan tanpa sentakan. Ketika tempat yang tepat ditempati, stud harus dibuka dan pelat aluminium dilepas. Di akhir pekerjaan, struktur harus diperbaiki dengan mur dan tidak dikencangkan dengan kencang.

Pipa logam yang kuat dengan panjang 4 sampai 5 meter cocok sebagai tiang. Generator pra-rakitan disekrup ke sana. Setelah itu, bingkai dengan bilah dipasang ke generator, dan struktur tiang dipasang di situs, yang disiapkan terlebih dahulu. Posisi sistem ditetapkan dengan peregangan.

Video berikut memberikan gambaran tentang kincir angin buatan sendiri.