March 07, 2024
الهدف من امتلاك وتشغيل نظام توربينات الرياح بالحجم المحلي هو توليد الكهرباء لأي سبب كان، سواء كان ذلك للاستخدام المنزلي أو الربح أو توليدها للأغراض الصناعية. يعتمد توليد الكهرباء بشكل عام لنظام توربينات الرياح على العديد من العوامل المختلفة، والتي يمكن أن يتأثر الكثير منها بالعوامل الداخلية والخارجية للنظام نفسه أو مكان وضع النظام. وهذا يعني أنه ليس من المهم فقط تصنيف الطاقة التي يتمتع بها التوربين الخاص بك، ولكن مدى كفاءة هذا التوربين في استخلاص الطاقة من الرياح وتحويلها إلى طاقة كهربائية عند نقطة الاستهلاك. على سبيل المثال، يمكن لمولد بقدرة 5 كيلوواط في توربين، بسبب عدم كفاءة النظام، توليد 500 واط فقط من الطاقة بسبب فقدان الطاقة في النظام إذا تمت إدارته بشكل غير صحيح. ولذلك فمن المهم أن توصيف وفهم الأسباب المختلفة لعدم الكفاءة وكيفية مكافحتها.
كيفية الحصول على أقصى استفادة من الريح
سنبدأ من منظور الريح ونعمل في طريقنا للتغلب على كل أوجه القصور حتى نصل إلى الكهرباء المستخدمة لشحن البطاريات في منزلك. لسوء الحظ، لا يمكنك التحكم بما تفعله الرياح في جميع الأوقات، لذا للأسف لا يمكننا فعل الكثير بشأن حالتها. ومع ذلك، لا يستحق الأمر عمومًا أنه كلما كان تدفق الرياح أكثر صفاحيًا (اسم علمي للتدفق السلس للهواء) كلما زادت كفاءة تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى الطاقة الحركية الدورانية للرياح. شفرات توربينات الرياح.
التدفق المضطرب هو العكس. يحدث هذا عندما يكون الهواء فوضويًا ويدور حول عدم القدرة على التنبؤ. يمكن للنقاط المحلية داخل تدفق الرياح أن تدفع الرياح للخلف أو للجانب مما يسبب قوى غير متناسقة مطبقة على شفرات التوربينات. إن التحكم المحدود الذي لديك على الريح التي تتفاعل مع التوربين الخاص بك هو كيفية تأثير البيئة المحيطة بالتوربين على ظروف التدفق. سوف تتسبب العوائق التي تعترض التدفق مثل الأشجار أو المباني أو توربينات الرياح الأخرى في زيادة التدفق المضطرب الذي يصل إلى التوربين. ومن ثم، عند تركيب التوربين الخاص بك، يجب أن تحاول وضعه في منطقة مفتوحة لطيفة مع وجود الحد الأدنى من العوائق القريبة.
ومن الجدير أيضًا النظر إلى سرعة الرياح التي سيتعرض لها توربينك في مواضع التثبيت المختلفة، حيث قد يختلف ذلك. النقطة الأساسية التي يجب عليك مراعاتها هي ارتفاع التوربين الخاص بك. كلما تم تركيب التوربين في مكان أعلى، زادت سرعة الرياح بشكل عام. وذلك لأنه عندما تتفاعل الرياح مع الأرض، فإنها تتباطأ، مما يؤدي إلى إبطاء الهواء فوقها مباشرة، ثم يؤدي ذلك الهواء إلى إبطاء الهواء فوقها وما إلى ذلك ... حتى تعود إلى التدفق غير المقيد حيث تتدفق الرياح بأقصى سرعة. تُسمى هذه الظاهرة بالطبقة الحدودية في ديناميكا الموائع: طبقة من التدفق قريبة من الحدود (الهواء إلى الأرض) والتي لها سرعة متدرجة عبر ارتفاعها.
ارفع أو اسحب
أما عدم الكفاءة الثاني والأكثر أهمية عندما يتعلق الأمر بأنظمة توربينات الرياح فهو الحد النظري لكمية الطاقة التي يمكن استخلاصها من الرياح بواسطة شفرة توربينية معينة. ويعتمد هذا في الغالب على شكل الشفرة المستخدمة لحصد طاقة الرياح. هناك العديد من التصميمات الشائعة لشفرات التوربينات، تستخدم TESUP على وجه الخصوص شفرات من نوع الرفع ونوع السحب في تصميماتها.
يمكن رؤية مثال للشفرة من نوع الرفع في توربين Magnum 5. يتم تشكيل النصل بطريقة تعرف باسم الجنيح. هذا هو شكل جناح الطائرة إذا نظرت إلى مقطعه العرضي. ينتج هذا الشكل قوة رفع عندما تمر الرياح فوق سطحه بنفس الطريقة التي يحدث بها جناح الطائرة. من الأمثلة الجيدة على توربينات السحب هو توربين TESUP AtlasX. يحتوي هذا النوع من التوربينات على شفرة على شكل حرف "C" وتعتمد على الرياح "لدفع" شفرات التوربينات مباشرة لتدويرها.
الحد الأقصى النظري للتوربينات من النوع 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 إلى أن تكون ذات كفاءة أقل بشكل عام. ويرجع ذلك أساسًا إلى بناء التوربينات. عندما يتم دفع شفرتين (أحد جانبي التوربين) بواسطة الرياح في أي لحظة، تعمل إحدى الشفرات عكس دوران التوربين (كم هو فظ!) يضمن الشكل C للشفرة مساحة أكبر لسطح الشفرة تتعرض للرياح وبالتالي تلتقط إحدى الشفرات المزيد من الرياح ويتم دفعها بقوة أكبر، مما يؤدي إلى توليد الدوران.
ربما تفكر، هل هذا هراء، كفاءة منخفضة؟ بالكاد سأحصل على أي طاقة من توربين TESUP الخاص بي! لكن لا داعي للقلق، فهناك مقايضة، وهي مقايضة رائعة! تتميز توربينات نوع السحب بسرعة بدء تشغيل أقل، وبالتالي تدور أكثر من توربينات نوع الرفع، تمامًا مثل السلحفاة والأرنب في توليد الطاقة! تعمل شركة TESUP بجد لجعل توربيناتها ذات كفاءة أعلى من خلال تصميم شفراتها بعناية. ما عليك سوى إلقاء نظرة على الشفرات المعاد تصميمها لـ AtlasX! لم يقتصر الأمر على تحسين كفاءة التوربينات وزيادة مساحة مستجمعات الرياح فحسب، 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 ذلك في جميع المكونات الكهربائية، سواء أكان ذلك المولد الكهربائي الموجود في التوربين أو أصغر سلك في النظام. لسوء الحظ، تميل المكونات الكهربائية إلى إهدار الكهرباء من خلال توليد الطاقة الحرارية (فكر في ذلك عندما لمست شاحن الهاتف وكان الجو دافئًا بعد شحن الهاتف). كل خطوة ضرورية في نظام توربينات الرياح لتوليد ونقل وتخزين الطاقة الكهربائية سوف تحتوي بطبيعتها على بعض الخسائر. ويمكن بالطبع تقليل هذه الخسائر!
أفضل طريقة لتحقيق هذه الزيادة في الكفاءة الإلكترونية بتكلفة منخفضة هي شراء مكونات إلكترونية عالية الجودة لنظامك. يمكن أن توفر TESUP وحدات تحكم الشحن ومحولات الطاقة وأنظمة الكابلات المناسبة تمامًا والمصممة خصيصًا لتوربينات TESUP. يعد شراء أحد هذه الأنظمة أو جميعها لتكملة نظام توليد الطاقة المعتمد على توربينات الرياح طريقة جيدة لتقليل الخسائر في نظامك وتوليد المزيد من الطاقة بشكل عام في النهاية!
تأمل TESUP أن يكون هذا الدليل الصغير لبعض أوجه القصور التي قد تواجهها مفيدًا! نأمل أن تكون الآن على دراية جيدة بأنظمة توربينات الرياح ومدى اهتمامها!