Mengubah tenaga angin adalah salah satu cara untuk mendapatkan tenaga elektrik yang murah. Terdapat banyak reka bentuk turbin angin. Sesetengah daripada mereka direka untuk kecekapan maksimum, yang lain tidak bersahaja dalam penggunaan. Kumpulan kedua termasuk rotor Savonius, dicipta kira-kira 100 tahun yang lalu, ia masih berjaya digunakan untuk menyelesaikan pelbagai masalah teknikal.
Sejarah Penciptaan
Sigurd Johannes Savonius (1884 - 1931) - pencipta dari Finland, mendapat kemasyhuran kerana kerjanya dalam fizik yang berkaitan dengan kajian tenaga angin. Semasa hidupnya, dia menerima beberapa paten yang digunakan bukan sahaja untuk mencipta turbin angin, tetapi juga dalam pembinaan kapal, serta dalam sistem pengudaraan kereta api dan bas moden.
Pencipta lain dari Jerman - Anton Flettner (1888 - 1861) pada awal abad yang lalu menghasilkan alternatif kepada layar klasik, mencipta apa yang dipanggil rotor Flettner. Intipati ciptaantelah dikurangkan kepada yang berikut: silinder berputar, ditiup angin, menerima daya yang diarahkan ke arah mendatar, melebihi 50 kali daya aliran udara. Terima kasih kepada penemuan ini, beberapa kapal dibina yang menggunakan kuasa angin untuk bergerak. Tidak seperti bot layar konvensional, kapal ini tidak sepenuhnya bebas tenaga. Motor diperlukan untuk memutar pemutar.
Merenungkan layar Flettner, Savonius membuat kesimpulan bahawa tenaga angin juga boleh digunakan untuk memutarkannya. Pada tahun 1926, beliau membangunkan dan mempatenkan reka bentuk silinder terbuka dengan bilah arah bertentangan di dalamnya.
Sedikit fizik
Pertama, sedikit teori. Semua orang menyedari bahawa apabila menunggang basikal, udara mencipta rintangan yang ketara terhadap pergerakan. Dan semakin tinggi kelajuan, semakin tinggi nilai ini. Faktor kedua yang mempengaruhi rintangan ialah luas keratan rentas badan yang terjejas oleh aliran udara. Tetapi terdapat kuantiti ketiga, yang berkaitan dengan geometri badan. Inilah yang cuba dikurangkan oleh pereka bentuk badan kereta dalam hal aerodinamik.
Sebagai contoh, kita boleh mengatakan bahawa tiga plat dengan luas keratan rentas yang sama, tetapi mempunyai bentuk yang berbeza: cekung, lurus dan cembung, akan mempunyai pekali seretan yang sangat berbeza. Untuk bentuk cembung, ia akan menjadi 0.34, untuk yang lurus - 1.1, untuk yang cekung - 1.33. Ia adalah bentuk cekung yang diambil untuk bilah pemutar Savonius. Ia diiktiraf sebagai hos yang paling berkesantenaga angin.
Prinsip pengendalian rotor Savonius
Tidak seperti layar Flettner, Savonius mencadangkan untuk membahagikan silinder kepada dua bahagian dan menggerakkannya secara relatif antara satu sama lain untuk mendapatkan bilah dan ruang di antaranya. Intipati idea Savonius ialah aliran udara yang mengenai satu bilah bukan sahaja pergi ke tepi selepas itu, tetapi, melalui celah paksi, diarahkan ke bilah kedua, yang meningkatkan kesan angin dengan ketara.
Prinsip operasi ini membolehkan pemutar Savonius berfungsi walaupun dalam angin sepoi-sepoi.
Terdapat beberapa pilihan profil:
- Bilah dilekatkan pada paksi sedemikian rupa sehingga tiada jurang udara di antaranya. Ini ialah versi paling ringkas daripada banyak perihalan pemutar Savonius.
- Pangkalan satu bilah dimasukkan ke pangkal bilah yang lain. Jurang yang ketara kekal di sepanjang garis paksi. Pilihan ini membolehkan angin dari satu separuh pemutar bergerak ke bahagian yang lain. Profil yang lebih cekap.
- Sama seperti pilihan kedua, hanya luas bilah ditambah dengan menambah plat lurus di bahagian dalam.
Skop permohonan
Pada tahun 60-an abad yang lalu, pemutar Savonius digunakan dalam sistem pengudaraan kereta api. Mereka dipasang di atas bumbung gerabak. Semasa pergerakan, pemutar mula berputar ke atas dan mengepam udara dari jalan ke dalam bilik. Sistem serupa juga dipasang pada bas.
Hari ini, aplikasi utama rotor adaturbin angin paksi menegak. Terdapat beberapa reka bentuk serupa yang menggabungkan dua faktor:
- paksi menegak putaran;
- bersahaja terhadap arah aliran angin.
Selain turbin angin menegak, terdapat peranti dengan paksi mendatar. Mereka dibezakan oleh pulangan yang besar dengan daya angin yang sama. Dari segi struktur, ia menyerupai bilah kipas pesawat, terletak pada paksi mendatar dan mempunyai ekor pemandu untuk sejajar dengan angin.
Kelebihan Turbin Angin Savonius
Walaupun fakta bahawa rotor paksi menegak turbin angin kehilangan kecekapan kepada rotor paksi mendatar, ia masih mempunyai beberapa kelebihan yang tidak dapat dinafikan:
- Bekerja di mana-mana zon iklim. Oleh kerana kawasan melintangnya yang kecil, mereka tidak takut dengan angin taufan.
- Tidak memerlukan peranti tambahan untuk pelancarannya. Disebabkan oleh bentuk cekung bilah, pelancaran berlaku pada nilai angin minimum- 0.3 m/s. Penjana mencapai nilai optimum pada kelajuan aliran udara 5 m/s.
- Disebabkan tahap hingar yang rendah sehingga 20 dB, kincir angin boleh dipasang berdekatan dengan perumahan, yang penting untuk penjanaan elektrik kuasa rendah dan kehilangan arus dalam wayar.
- Tidak memerlukan arah mata angin tertentu. Mereka mula bekerja dari aliran udara ke mana-mana sudut.
- Reka bentuk ringkas mengurangkan kos penyelenggaraan.
- Tidak berbahaya bagi burung yang melihat struktur secara keseluruhan dan tidak cuba terbang melalui bilah.
Kelemahan turbin angin menegak termasuk kecekapan yang agak rendah, kos yang lebih tinggi untuk bahan binaan, saiz besar yang diperlukan untuk mencapai kuasa yang diperlukan.
Cara membuat turbin angin dengan tangan anda sendiri
Untuk membuat peranti yang akan menyediakan rumah desa sepenuhnya dengan elektrik nampaknya tidak mungkin. Walau bagaimanapun, membuat kincir angin kecil untuk menjana elektrik percuma yang memastikan operasi peranti berkuasa rendah (pam pengairan, lampu jalan di hadapan rumah, membuka pintu pagar automatik) adalah dalam kuasa mana-mana tukang. Untuk ini, anda memerlukan:
- 3 kepingan aluminium dengan panjang sisi 33cm, tebal kira-kira 1mm;
- paip longkang 15 cm diameter dan 60 cm panjang;
- 4 sm paip air;
- janakuasa elektrik (kereta boleh digunakan);
- pelengkapan (sudut keluli, skru mengetuk sendiri, nat, bolt).
Arahan memasak
Untuk membuat pemutar Savonius yang ringkas anda perlukan:
- Potong 3 cakera dengan diameter 33 cm daripada kepingan aluminium.
- Potong paip air dengan diameter 15 cm di sepanjang paksi untuk membuat 2 tempat kosong untuk bilah. Kemudian potong setiap bahagian di tengah. Oleh itu, anda akan mendapat 4 bilah yang sama, panjang 30 cm.
- Tebuk lubang di tengah cakera yang melaluinya anda boleh memasukkan paip air 4 cm.
- Sambungkan ketiga-tiga cakera dengan paip, dan di antaranyamasukkan bilah. Dua antara dua cakera. Bilah mesti berorientasikan supaya sudut antara paksinya ialah 90 darjah. Ini akan membolehkan walaupun angin sedikit berputar penjana.
- Gunakan penjuru dan skru mengetuk sendiri untuk membetulkan bilah pada rim aluminium.
- Tekan aci penjana ke bahagian bawah paip, iaitu paksi.
Penjana angin sudah sedia. Ia kekal hanya untuk memilih tapak pemasangan yang cukup terbuka kepada arus udara. Jika angin tidak mencukupi, anda boleh membuat tiang tinggi, di atasnya letakkan penjana.
turbin angin menegak pasang siap
Dengan pembangunan tenaga alternatif, terdapat peningkatan permintaan untuk produk bekalan kuasa autonomi. Pada masa ini, terdapat turbin angin buatan Rusia di pasaran, yang harganya bermula dari 60 ribu rubel.
Unit ini boleh digunakan di sektor swasta, memenuhi keperluan elektrik dari 250 W hingga 250 kW.
