Kubadilisha nishati ya upepo ni njia mojawapo ya kupata umeme wa bei nafuu. Kuna miundo mingi ya mitambo ya upepo. Baadhi yao yameundwa kwa ufanisi wa juu, wengine hawana adabu katika matumizi. Kundi la pili linajumuisha rota ya Savonius, iliyoundwa miaka 100 iliyopita, bado inatumiwa kwa mafanikio kutatua matatizo mbalimbali ya kiufundi.
Historia ya Uumbaji
Sigurd Johannes Savonius (1884 - 1931) - mvumbuzi kutoka Ufini, alipata umaarufu kwa kazi yake ya fizikia inayohusiana na utafiti wa nishati ya upepo. Wakati wa maisha yake, alipokea hati miliki kadhaa ambazo hazitumiwi tu kuunda turbine za upepo, lakini pia katika ujenzi wa meli, na pia katika mifumo ya uingizaji hewa ya magari ya kisasa ya reli na mabasi.
Mvumbuzi mwingine kutoka Ujerumani - Anton Flettner (1888 - 1861) mwanzoni mwa karne iliyopita alikuja na njia mbadala ya meli ya kawaida, na kuunda kinachojulikana kama rotor ya Flettner. Kiini cha uvumbuziilipunguzwa kwa zifuatazo: silinda inayozunguka, iliyopigwa na upepo, ilipata nguvu iliyoelekezwa kwenye mwelekeo wa usawa, zaidi ya mara 50 ya nguvu ya mtiririko wa hewa. Shukrani kwa ugunduzi huu, meli kadhaa zilijengwa ambazo hutumia nguvu za upepo kusonga. Tofauti na boti za kawaida, meli hizi hazikuwa huru kabisa kwa nishati. Motors zilihitajika ili kusokota rota.
Akitafakari matanga ya Flettner, Savonius alifikia hitimisho kwamba nishati ya upepo inaweza pia kutumiwa kuizungusha. Mnamo mwaka wa 1926, alitengeneza na kutoa hati miliki muundo wa silinda iliyo wazi yenye vile vilivyoelekezwa kinyume ndani.
Fizikia kidogo
Kwanza, nadharia kidogo. Kila mtu aliona kwamba wakati wa kupanda baiskeli, hewa inajenga upinzani mkubwa kwa harakati. Na kasi ya juu, juu ya thamani hii. Jambo la pili linaloathiri upinzani ni sehemu ya sehemu ya mwili iliyoathiriwa na mtiririko wa hewa. Lakini kuna kiasi cha tatu, ambacho kinahusiana na jiometri ya mwili. Hivi ndivyo wabunifu wa mashirika ya magari wanajaribu kupunguza linapokuja suala la aerodynamics.
Kwa mfano, tunaweza kusema kwamba bati tatu zilizo na eneo la sehemu ya msalaba sawa, lakini zenye maumbo tofauti: concave, moja kwa moja na convex, zitakuwa na mgawo tofauti wa kukokota. Kwa sura ya convex, itakuwa 0.34, kwa moja kwa moja - 1.1, kwa concave - 1.33. Ilikuwa sura ya concave ambayo ilichukuliwa kwa vile vya rotor ya Savonius. Inatambuliwa kama mwenyeji bora zaidinishati ya upepo.
Kanuni ya utendakazi wa rota ya Savonius
Tofauti na tanga la Flettner, Savonius alipendekeza kugawanya silinda katika nusu mbili na kusogeza zihusishwe ili kupata blade na nafasi kati yake. Kiini cha wazo la Savonius kilikuwa kwamba mtiririko wa hewa ukipiga blade moja haukuenda tu upande baada ya hapo, lakini, kupitia pengo la axial, ulielekezwa kwenye blade ya pili, ambayo iliongeza kwa kiasi kikubwa athari ya upepo.
Kanuni hii ya utendakazi huruhusu rota ya Savonius kufanya kazi hata kwenye upepo mdogo.
Kuna chaguo kadhaa za wasifu:
- Visu zimewekwa kwenye mhimili kwa njia ambayo hakuna mwango wa hewa kati yao. Hili ndilo toleo rahisi zaidi la maelezo mengi ya rota ya Savonius.
- Chini ya blade moja imeingizwa kwenye msingi wa nyingine. Pengo kubwa linabaki kwenye mstari wa mhimili. Chaguo hili inaruhusu upepo kutoka nusu moja ya rotor kuhamia nyingine. Wasifu bora zaidi.
- Sawa na chaguo la pili, eneo la blade pekee ndilo linaloongezwa kwa kuongeza sahani iliyonyooka ndani.
Wigo wa maombi
Katika miaka ya 60 ya karne iliyopita, rota za Savonius zilitumika katika mifumo ya uingizaji hewa ya reli. Ziliwekwa juu ya paa za mabehewa. Wakati wa harakati, rotor ilianza kuzunguka na kusukuma hewa kutoka mitaani hadi kwenye chumba. Mifumo kama hiyo pia ilisakinishwa kwenye mabasi.
Leo, utumiaji mkuu wa rota umeingiamitambo ya upepo ya mhimili wima. Kuna idadi ya miundo sawa inayochanganya vipengele viwili:
- mhimili wima wa mzunguko;
- kutokuwa na adabu kwa mwelekeo wa mtiririko wa upepo.
Mbali na mitambo ya upepo wima, kuna vifaa vilivyo na mhimili mlalo. Wanajulikana na kurudi kubwa kwa nguvu sawa ya upepo. Kimuundo, zinafanana na visu vya propela za ndege, zilizo kwenye mhimili mlalo na zenye mkia unaoongoza wa kujipanga na upepo.
Faida za Savonius Wind Turbine
Licha ya ukweli kwamba rota za axial wima za turbine za upepo hupoteza ufanisi wake kwa rota za axial mlalo, bado zina faida kadhaa zisizopingika:
- Fanya kazi katika eneo lolote la hali ya hewa. Kwa sababu ya eneo dogo la kuvuka, hawaogopi upepo wa kimbunga.
- Hauhitaji vifaa vya ziada ili kuzinduliwa. Kwa sababu ya umbo la blade, uzinduzi hufanyika kwa viwango vya chini vya upepo - 0.3 m / s. Jenereta hufikia maadili bora kwa kasi ya mtiririko wa hewa ya 5 m/s.
- Kwa sababu ya kiwango cha chini cha kelele cha hadi dB 20, kinu cha upepo kinaweza kusakinishwa karibu na nyumba, ambayo ni muhimu kwa uzalishaji wa umeme wa chini na kupoteza mkondo katika nyaya.
- Hauhitaji mwelekeo mahususi wa upepo. Huanza kufanya kazi kutoka kwa mtiririko wa hewa kwenda kwa pembe yoyote.
- Muundo rahisi hupunguza gharama za matengenezo.
- Si hatari kwa ndege wanaotambua muundo kwa ujumla na hawajaribu kuruka kwenye vile vile.
Hasara za mitambo ya wima ya upepo ni pamoja na ufanisi mdogo kiasi, gharama kubwa za vifaa vya ujenzi, saizi kubwa zinazohitajika ili kufikia nishati inayohitajika.
Jinsi ya kutengeneza turbine ya upepo kwa mikono yako mwenyewe
Kutengeneza kifaa kitakachoipatia nyumba ya nchi umeme kabisa inaonekana haiwezekani. Hata hivyo, kufanya windmill ndogo ya kuzalisha umeme wa bure ambayo inahakikisha uendeshaji wa vifaa vya chini vya nguvu (pampu ya umwagiliaji, taa za barabarani mbele ya nyumba, kufungua milango ya moja kwa moja) ni ndani ya uwezo wa fundi yeyote. Kwa hili utahitaji:
- Karatasi 3 za alumini zenye urefu wa kando wa 33cm, unene wa takriban mm 1;
- bomba la maji machafu sentimita 15 kwa kipenyo na urefu wa sm 60;
- bomba la maji 4cm;
- jenereta ya umeme (gari linaweza kutumika);
- vifaa (pembe za chuma, skrubu za kujigonga mwenyewe, kokwa, boli).
Maelekezo ya kupikia
Ili kutengeneza rota rahisi ya Savonius unahitaji:
- Kata diski 3 zenye kipenyo cha sentimita 33 kutoka kwa karatasi za alumini.
- Kata bomba la maji lenye kipenyo cha sentimita 15 kando ya mhimili ili kutengeneza nafasi 2 za blade. Kisha kata kila kipande katikati. Kwa hivyo, utapata vile 4 vinavyofanana, urefu wa sentimita 30.
- Chimba shimo katikati ya diski ambapo unaweza kuingiza bomba la maji la sentimita 4.
- Unganisha diski zote tatu kwa bomba, na kati yaokuingiza vile. Mbili kati ya diski mbili. Visu lazima zielekezwe ili pembe kati ya shoka zao iwe digrii 90. Hii itaruhusu hata upepo mdogo kusokota jenereta.
- Tumia pembe na skrubu za kujigonga mwenyewe ili kurekebisha blade kwenye rimu za alumini.
- Bonyeza shimoni la jenereta kwenye sehemu ya chini ya bomba, ambayo ni mhimili.
Jenereta ya upepo iko tayari. Inabakia tu kuchagua tovuti ya ufungaji ambayo ni wazi kwa kutosha kwa mikondo ya hewa. Ikiwa hakuna upepo wa kutosha, basi unaweza kutengeneza mlingoti wa juu, juu ya mahali pa kuweka jenereta.
Mitambo ya upepo wima iliyotengenezwa awali
Kwa maendeleo ya nishati mbadala, kuna ongezeko la mahitaji ya bidhaa zinazojitegemea za usambazaji wa nishati. Hivi sasa, kuna mitambo ya upepo iliyotengenezwa na Urusi kwenye soko, bei ambayo huanza kutoka rubles elfu 60.
Vizio hivi vinaweza kutumika katika sekta binafsi, kukidhi mahitaji ya umeme kutoka 250 W hadi 250 kW.
