Rüzgar enerjisini dönüştürmek, ucuz elektrik elde etmenin bir yoludur. Rüzgar türbinlerinin birçok tasarımı vardır. Bazıları maksimum verimlilik için tasarlanmıştır, diğerleri kullanımda iddiasızdır. İkinci grup, yaklaşık 100 yıl önce oluşturulan Savonius rotorunu içerir, hala çeşitli teknik sorunları çözmek için başarıyla kullanılmaktadır.
Yaratılış Tarihi
Sigurd Johannes Savonius (1884 - 1931) - Finlandiya'dan mucit, rüzgar enerjisi çalışmasıyla ilgili fizikteki çalışmasıyla ün kazandı. Hayatı boyunca, sadece rüzgar türbinleri oluşturmak için değil, aynı zamanda gemi yapımında ve ayrıca modern vagonların ve otobüslerin havalandırma sistemlerinde kullanılan birkaç patent aldı.
Almanya'dan bir başka mucit - Anton Flettner (1888 - 1861), geçen yüzyılın başında klasik yelkene bir alternatif bularak Flettner rotorunu yarattı. Buluşun özüşuna indirgendi: rüzgar tarafından üflenen dönen bir silindir, hava akışının 50 katını aşan yatay yönde yönlendirilen bir kuvvet aldı. Bu keşif sayesinde, hareket etmek için rüzgarın gücünü kullanan birkaç gemi inşa edildi. Geleneksel yelkenli teknelerin aksine, bu gemiler tamamen enerjiden bağımsız değildi. Rotoru döndürmek için motorlara ihtiyaç vardı.
Flettner'ın yelkeni üzerine düşünen Savonius, rüzgar enerjisinin yelkeni döndürmek için de kullanılabileceği sonucuna vardı. 1926'da, içinde zıt yönlü bıçaklara sahip açık bir silindirin tasarımını geliştirdi ve patentini aldı.
Biraz fizik
Önce, küçük bir teori. Herkes bisiklet sürerken havanın harekete karşı önemli bir direnç oluşturduğunu fark etti. Ve hız ne kadar yüksek olursa, bu değer o kadar yüksek olur. Direnci etkileyen ikinci faktör, vücudun hava akımından etkilenen kesit alanıdır. Ama cismin geometrisiyle ilgili olan üçüncü bir nicelik daha vardır. Konu aerodinamik olduğunda otomobil gövdesi tasarımcılarının az altmaya çalıştığı şey tam olarak bu.
Örneğin, aynı kesit alanına sahip, ancak farklı şekillere sahip üç plakanın: içbükey, düz ve dışbükey, çok farklı bir sürtünme katsayısına sahip olacağını söyleyebiliriz. Dışbükey bir şekil için, düz olan için - 1.1, içbükey olan için - 1.33 olacak, Savonius rotorunun kanatları için alınan içbükey şekildi. En etkili ev sahibi olarak kabul edilirrüzgar enerjisi.
Savonius rotorunun çalışma prensibi
Flettner'ın yelkeninden farklı olarak Savonius, silindiri ikiye bölmeyi ve bıçakları ve aralarındaki boşluğu elde etmek için birbirine göre hareket ettirmeyi önerdi. Savonius'un fikrinin özü, bir bıçağa çarpan hava akışının bundan sonra sadece yana gitmemesi, eksenel boşluktan geçerek ikinci bıçağa yönlendirilmesiydi, bu da rüzgarın etkisini önemli ölçüde artırdı.
Bu çalışma prensibi, Savonius rotorunun hafif rüzgarda bile çalışmasına olanak tanır.
Birkaç profil seçeneği vardır:
- Bıçaklar eksen üzerinde aralarında hava boşluğu olmayacak şekilde sabitlenmiştir. Bu, Savonius rotorunun birçok açıklamasının en basit versiyonudur.
- Bir bıçağın tabanı diğerinin tabanına yerleştirilir. Eksen çizgisi boyunca önemli bir boşluk kalır. Bu seçenek, rotorun bir yarısından gelen rüzgarın diğerine hareket etmesine izin verir. Daha verimli profil.
- İkinci seçenekte olduğu gibi sadece iç kısmına düz bir plaka eklenerek bıçakların alanı arttırılır.
Uygulama kapsamı
Geçen yüzyılın 60'larında, Savonius rotorları demiryolu havalandırma sistemlerinde kullanıldı. Vagonların çatılarına monte edildiler. Hareket sırasında, rotor dönmeye ve sokaktan odaya hava pompalamaya başladı. Otobüslere de benzer sistemler kuruldu.
Bugün, rotorun ana uygulamasıdikey eksenli rüzgar türbinleri. İki faktörü birleştiren çok sayıda benzer tasarım vardır:
- dikey dönüş ekseni;
- rüzgarın akış yönüne karşı iddiasızlık.
Dikey rüzgar türbinlerine ek olarak yatay eksenli cihazlar var. Aynı rüzgar kuvvetine sahip büyük bir geri dönüş ile ayırt edilirler. Yapısal olarak, yatay bir eksende bulunan ve rüzgarla uyum sağlamak için bir kılavuz kuyruğa sahip olan uçak pervanelerinin kanatlarına benzerler.
Savonius Rüzgar Türbininin Avantajları
Rüzgar türbinlerinin dikey eksenel rotorlarının verimliliği yatay eksenel rotorlara göre kaybetmesine rağmen, yine de bir takım inkar edilemez avantajlara sahiptirler:
- Herhangi bir iklim bölgesinde çalışın. Küçük enine alanları nedeniyle kasırga rüzgarlarından korkmazlar.
- Başlatmaları için ek cihazlar gerektirmez. Kanatların içbükey şekli nedeniyle, fırlatma minimum rüzgar değerlerinde gerçekleşir - 0,3 m / s. Jeneratör, 5 m/s hava akış hızında optimum değerlere ulaşır.
- 20 dB'ye kadar düşük gürültü seviyesi nedeniyle, yel değirmeni, düşük güçte elektrik üretimi ve kablolardaki akım kaybı için önemli olan muhafazanın yakınına kurulabilir.
- Belirli bir rüzgar yönü gerektirmez. Herhangi bir açıda giden hava akışından çalışmaya başlarlar.
- Basit tasarım, bakım maliyetlerini az altır.
- Yapıyı bir bütün olarak algılayan ve kanatların arasından uçmaya çalışmayan kuşlar için tehlikeli değildir.
Dikey rüzgar türbinlerinin dezavantajları arasında nispeten düşük verimlilik, yapı malzemeleri için daha yüksek maliyetler, gerekli gücü elde etmek için büyük boyutların gerekli olması sayılabilir.
Kendi ellerinizle rüzgar türbini nasıl yapılır
Bir kır evine tamamen elektrik sağlayacak bir cihaz yapmak pek olası görünmüyor. Ancak, düşük güçlü cihazların (sulama pompası, evin önündeki sokak aydınlatması, otomatik kapıların açılması) çalışmasını sağlayan ücretsiz elektrik üretmek için küçük bir yel değirmeni yapmak herhangi bir zanaatkarın gücü dahilindedir. Bunun için ihtiyacınız olacak:
- 3 yan uzunluğu 33 cm, yaklaşık 1 mm kalınlığında alüminyum levhalar;
- drenaj borusu 15 cm çapında ve 60 cm uzunluğunda;
- 4 cm nargile;
- elektrik jeneratörü (araba kullanılabilir);
- bağlantı parçaları (çelik açılar, kendinden diş açan vidalar, somunlar, cıvatalar).
Yemek yapma talimatları
Basit bir Savonius rotoru yapmak için şunlara ihtiyacınız var:
- Alüminyum levhalardan 33 cm çapında 3 adet diski kesin.
- Bıçaklar için 2 boşluk yapmak için eksen boyunca 15 cm çapında bir su borusu kesin. Sonra her parçayı ortasından kesin. Böylece 30 cm uzunluğunda 4 özdeş bıçak elde edeceksiniz.
- Disklerin ortasına 4 cm'lik bir su borusu yerleştirebileceğiniz bir delik açın.
- Üç diski de bir boru ile ve aralarında bağlayınbıçakları yerleştirin. İki disk arasında iki. Bıçaklar, eksenleri arasındaki açı 90 derece olacak şekilde yönlendirilmelidir. Bu, hafif bir rüzgarın bile jeneratörü döndürmesine izin verecektir.
- Bıçakları alüminyum jantlara sabitlemek için köşeleri ve kendinden kılavuzlu vidaları kullanın.
- Jeneratör milini eksen olan borunun alt kısmına bastırın.
Rüzgar jeneratörü hazır. Geriye sadece hava akımlarına yeterince açık olan bir kurulum yeri seçmek kalıyor. Yeterli rüzgar yoksa, üstüne jeneratörün yerleştirildiği yüksek bir direk yapabilirsiniz.
Prefabrik dikey rüzgar türbinleri
Alternatif enerjinin gelişmesiyle birlikte, otonom güç kaynağı ürünlerine yönelik artan bir talep var. Şu anda piyasada fiyatı 60 bin ruble'den başlayan Rus yapımı rüzgar türbinleri var.
Bu üniteler özel sektörde kullanılabilir, 250 W ile 250 kW arası elektrik ihtiyacını karşılar.
