Салхин цахилгаан станц: төрөл, загвар, давуу тал

2024 Зохиолч: Howard Calhoun | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-17 10:35

Салхины эрчим хүч нь эрчим хүчний хангамжийн шинэ салбараас хол байгаа хэдий ч өнөөгийн нөхцөлд энэ нь цаашдын хөгжлийн ирээдүйтэй чиглэлийн улам бүр тод томруун шинж болж байна. Салхины үүсгүүрийг техникийн хэрэгжүүлэх бүх нийтийн үзэл баримтлалын талаар ярихад хэцүү хэвээр байгаа боловч инженерийн бие даасан шийдлүүдийг ашиглах ахиц дэвшил нь ойрын ирээдүйд бүтцийн нэгдмэл загвар гарч ирэхийг харуулж байна. Үүний зэрэгцээ дэлхий дээр хэд хэдэн төрлийн салхин турбиныг ашигладаг бөгөөд тус бүр нь өөрийн гэсэн давуу талтай.

Салхин турбины ажиллах ерөнхий зарчим

Орчин үеийн бусад эрчим хүчний эх үүсвэрүүдийн нэгэн адил салхин турбин нь байгалийн үйл явцын үр дүнд үйлчлэх хүчний улмаас ажилладаг. Бид жигд бус халаалтаас үүдэлтэй салхины урсгалын тухай ярьж байнанарны дэргэд дэлхийн гадаргуу. Бараг бүх салхин турбинууд дараах зарчмын дагуу ажилладаг: агаарын урсгал нь дугуйг иртэй тусгай босоо амаар эргүүлж, улмаар эргүүлэх хүчийг генератор эсвэл батерейны багц руу дамжуулдаг. Тогтвортой байдал, агаарын хөдөлгөөний хангалттай хүчтэй нөхцөлд цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх салхин тээрэм нь 45-50% -ийн үр ашгийг хангах чадвартай. Салхины хэлбэлзэл, хүч чадал нь салхин турбинуудын олон төрлийн загварыг тодорхойлдог бөгөөд тэдгээрийг мөн ашиглах цаг уурын тодорхой нөхцөл дээр үндэслэн тооцдог.

Салхин турбины гол давуу тал нь юу вэ?

Салхин үүсгүүрийн үр ашгийг уламжлалт эрчим хүчний эх үүсвэртэй харьцуулахад болон сэргээгдэх чөлөөт эх үүсвэрээр ажиллаж байгаа генераторуудын арын аль алинд нь үнэлж болно. Ирээдүйд амжилттай хөгжих найдвар төрүүлдэг ийм системийн хамгийн тод давуу тал нь дараах хүчин зүйлүүд юм:

• Салхины эрчим хүч нь өөрөө сэргээгдэх эрчим хүч төдийгүй хуримтлуулах, боловсруулах боломжтой.
• Эдийн засгийн үр ашиг. Эдийн засгийн тодорхой үзүүлэлтүүдийн талаархи хоёрдмол утгагүй үнэлгээ нь өөр өөр гүйцэтгэлтэй ажилладаг олон төрлийн системээс шалтгаалж чадахгүй байна. Гэхдээ бид бие даасан төслүүдийн үзүүлсэн гайхалтай үр дүнгийн талаар ярьж болно. Жишээлбэл, далайн эрэг дээрх том салхин тээрэмээс нэг киловатт цахилгаан ямар үнэтэй вэ? Бид 2-12 рублийн хүрээний тухай ярьж болно. 1 кВт.цагт.
• Байгаль орчинд ээлтэй. Салхин үүсгүүрийн ажиллагаа нь хор хөнөөл учруулахгүйагаар бохирдуулагчийн ялгарал.
• Авсаархан. Салхин сэнс суурилуулах нь үйлдвэрлэлийн хэлбэрээр ч гэсэн уламжлалт цахилгаан станцтай харьцуулах боломжгүй юм. Энэ нь үндсэндээ ийм системүүд нь туслах холбоо, нөөцөөс хараат бус, бие даасан байдалтай холбоотой юм.

Хэвтээ тэнхлэгийн генератор

Ийм салхин тээрмийн дизайны схемд цахилгаан үүсгүүр, хурдны хайрцаг, ир, хүрээ бүхий цамхаг байхаар заасан. Хутганы тохиргоог агаар нь юүлүүр рүү урсдаг байдлаар хийгдсэн бөгөөд энэ нь мушгирах мөчийг үүсгэдэг. Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх ийм салхин тээрэм ажиллуулах чухал нөхцөл бол урсгалын хөдөлгөөний шинж чанарт (чиглэл, хүч чадал) дасан зохицох чадвар юм. Үүний тулд бүтэц нь дэлхийн гадаргуутай харьцуулахад ирийг эргүүлэх, хазайлгах механизмаар хангагдсан байдаг. Хамгийн дэвшилтэт загваруудад автомат удирдлагатай хянагчуудыг бас ашигладаг. Салхины дугуйны хэрэгжилтийн хувьд гурван ирний тохиргоог хэвтээ схемд илүү их ашигладаг. Түүгээр ч зогсохгүй генераторуудын гүйцэтгэлийг нэмэгдүүлэхийн тулд инженерүүд функциональ хүлээн авагч хэсгийн хэмжээг нэмэгдүүлэх хандлагатай байдаг бөгөөд энэ нь жишээлбэл, барилга байгууламж үйлдвэрлэхэд хуванцар болон хөнгөн металлаас үнэтэй нийлмэл элементүүд рүү шилжих өнөөгийн чиг хандлагыг тайлбарлаж байна.

Босоо тэнхлэгийн генератор

Ийм генераторууд нь хэвтээ байгууламжаас ихээхэн давуу талтай. Энэ нь суурилуулалтыг хянах, хянах нэмэлт хэрэгсэл ашиглах шаардлагагүйгээс бүрддэг. Өөрөөр хэлбэл, үйл ажиллагааны явцад босоо тэнхлэгтэй салхин тээрэм нь урсгалын хөдөлгөөнд ямар ч байдлаар тохируулдаггүй. Агаарын масстай харилцах энэхүү онцлог нь салхины генераторын ир дэх хүчдэлийг нэгэн зэрэг бууруулж, гироскопийн ачааллыг бууруулдаг. Үйлдвэрийн хөдөлгүүрийг бүрдүүлдэг араатай генераторыг барилгын цамхагийн сууринд эвдрэх, эвдрэх эрсдэлгүйгээр байрлуулж болно. Гэхдээ яагаад тайлбарласан давуу талуудын дагуу босоо суурилуулалт нь хэвтээ салхин тээрэмийг бүрэн орлож чадаагүй юм бэ? Харамсалтай нь эдгээр загварууд нь бас мэдэгдэхүйц сул талуудтай байдаг. Салхины дугуй нь салхины урсгалаар удирдуулдаггүй бөгөөд үргэлж эрчим хүч шингээх нарийн хязгаарт ажилладаг тул генераторын гүйцэтгэл логикоор буурдаг. Тиймээс босоо салхин тээрмийн хангалттай хүчийг хадгалахын тулд тэдгээрийг их хэмжээгээр ашиглах шаардлагатай байдаг бөгөөд энэ нь үргэлж боломжгүй байдаг.

Darrieus ротор дээр суурилсан загварууд

Босоо сэнстэй салхин турбин генераторууд нь Savonius эсвэл Darrieus роторын загвар дээр суурилдаг. Гэхдээ энэ бүлэг нь өөрийн гэсэн хувилбар, орчин үеийн өөрчлөлттэй байдаг. Сүүлийн үеийн хамгийн ирээдүйтэй бүтээн байгуулалт бол 2001 онд бүтээгдсэн Горловын геликоид турбин юм. Энэ нь Дарри роторын концепцийн үргэлжлэл боловч илүү оновчтой хэлбэр юм. Спираль босоо ир нь ус, агаарын урсгалаас эрчим хүчийг хамгийн бага хөдөлгөөнөөр бий болгох боломжийг олгодог. Өнөөдөр эдгээр генераторуудтусгай салхин цахилгаан станц болон усан цахилгаан станцын нэг хэсэг болгон ашигладаг.

Усгал өсгөгчтэй салхин үүсгүүр

Мөн ямар нэгэн байдлаар салхин тээрмийн сонгодог загварын үргэлжлэл боловч одоогийн өндөр технологийн үйл ажиллагааны нөхцөлд тохируулсан. Урсгалын өсгөгч бүхий өөрчлөлтүүд нь агаарын урсгалыг төвлөрүүлэх зориулалттай нэг буюу хэд хэдэн суваг байгаагаар ялгагдана. Ижил суваг хэлбэртэй аэродинамик конус хэлбэрийн элементүүд нь том талбайд урсгалыг цуглуулж, тэдгээрийг нэг чиглэл рүү чиглүүлж, улмаар ирний системийн хурдыг нэмэгдүүлдэг. Урсгал өсгөгчтэй салхин турбиныг ашиглахад хүндрэлтэй тал нь нэмэлт элементийн бүлгийг ашиглах шаардлагатай байдаг. Түүгээр ч зогсохгүй ийм системд зөвхөн туслах эрчим хүчний эх үүсвэрийг холбох замаар бүтээмжийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой бөгөөд энэ нь эдийн засгийн хувьд үргэлж зөвтгөгддөггүй.

Араагүй салхин турбин

Бүтцийн оновчлолын санааны дагуу хурдны хайрцаггүй салхин цахилгаан станцын хувилбар бас гарч ирэв. Үүний оронд дотоод металл саваагаар хангагдсан цагираг суваг ашигладаг. Энэ бөгж нь роторын хүрээний эргэн тойронд суурилуулсан. Металл бариултай харилцан үйлчилж, улмаар гүйдэл үүсгэхэд хувь нэмэр оруулдаг бүлэг соронз энд байрладаг. 200 см орчим роторын диаметр бүхий хурдны хайрцаггүй салхин үүсгүүрийн хүчин чадал 1500 кВт цаг хүрч чаддаг.онд. Энэхүү дизайны гол давуу тал нь хурдны хайрцгаар хангагдсан генераторын үйл ажиллагаанд байгалийн гаралтай эрчим хүчний алдагдлыг бууруулах явдал юм. Гэхдээ та энэ давуу талыг хурдны хязгаарлалтаар төлөх ёстой. Төхөөрөмжийг ажлын оновчтой горимд оруулахын тулд хамгийн багадаа 2 м/с урсгалын хурд шаардлагатай.

Аж үйлдвэрийн салхин турбины онцлог

Үйлдвэрлэлийн салхин тээрэм нь том хэмжээтэй, өндөр хүчин чадалтай гэсэн хоёр үндсэн ялгаатай. Энэ төрлийн станцын давуу болон сул талууд нь эдгээр шинж чанаруудаас үүдэлтэй. Бүтцийн хувьд орчин үеийн үйлдвэрийн салхин тээрмийн өндөр нь 150-200 м хүрч, ирний урт нь 100 м-ээс их байж болно гэж хэлэхэд хангалттай. Өндөр хүчин чадал нь функциональ дэд бүтцийн нарийн төвөгтэй байдлыг шаарддаг. Тиймээс эрчим хүч хувиргах үйл явцыг хянахын тулд салхин үүсгүүрийн хянагчуудыг ашигладаг бөгөөд энэ нь батерейны одоогийн цэнэгийг харгалзан үздэг. Нэмж дурдахад, ийм суурилуулалтын цахилгаан чөмөг нь инвертер болон богино залгааны хамгаалалтын системийг агуулдаг.

Өрхийн салхин турбины онцлог

Хамгийн энгийн салхин тээрэмийг гэртээ ашиглахаас гадна гараар угсарч болно. Дүрмээр бол эдгээр нь 10 м-ээс ихгүй өндөртэй, 0.5-5 кВт-ын хүчин чадалтай жижиг оврын суурилуулалт юм. Гэр ахуйн цахилгаан хэрэгслийн идэвхгүй эрчим хүчний эх үүсвэр болгонэсвэл цахилгаан төхөөрөмжүүдийн бие даасан бүлгүүд, энэ сонголт нь өөрийгөө зөвтгөдөг. Гэсэн хэдий ч авсаархан салхин сэнсийг өнөөдөр томоохон компаниуд үйлдвэрлэлийн байгууламжийг эрчим хүчээр хангахад их хэмжээгээр ашиглаж байна. Мини салхин тээрмийн фермүүдийн үндсэн дээр өндөр хүчин чадалтай дан генераторуудтай өрсөлдөхүйц хангалттай бүтээмжтэй, найдвартай системийг бий болгосон.

Далайн салхин турбины онцлог

Энэ төрлийн салхин тээрмийн алдартай нь газар дээр байрладаг станцуудаас хэд хэдэн давуу талтай холбоотой юм. Энэ нь голчлон илүү тогтвортой ажиллах нөхцөлтэй холбоотой юм, учир нь салхины урсгал нь далайн эргээс хол зайд саад болохгүй. Үүний зэрэгцээ далайн эрэг дээрх салхин турбинуудын бүтцийг дэмжих ба хөвөх гэсэн хоёр бүлэгт хуваадаг. Эхнийх нь усан доорхи газарт сонгодог тулгуур бүхий гүехэн усанд суурилуулсан. Хөвөгч станцууд нь зангуу болон бусад далайн төхөөрөмжөөр бэхэлсэн өөрийн хөвөгч тавцантай байдаг.

Салхин турбины бүтцийг барилгын хүрээтэй хослуулах

Мөн өндөр барилгуудын их биетэй шууд утгаараа нэгдсэн маш ирээдүйтэй салхин тээрэмүүд бий. Энэхүү шийдэл нь хоёр давуу талтай - урсгалыг "хүлээн авах" таатай нөхцөл, цахилгаан эрчим хүчийг хүргэх замыг багасгах, учир нь нийлүүлэлтийн эцсийн эх үүсвэр нь ихэвчлэн барилгын доторх хэрэглэгчид байдаг. Одоогийн байдлаар энэ төрлийн салхин турбиныг нэгтгэх ажлыг ихэвчлэн ашигладагтэнгэр баганадсан барилгуудын дээвэр дээр суурилуулсан тусгай аэродинамик цилиндрүүд. Өндөр барилгын талбайн аль ч хэсэгт байрлуулж болох мини сэнсний концепцийг мөн боловсруулж байна. Төхөөрөмжүүд нь хананд шууд холбогдож, дараа нь цахилгаан хангамжийн ерөнхий системд холбогдож бага боловч тогтвортой эрчим хүч гаргадаг.

Дүгнэлт

Сүүлийн жилүүдэд Орос улсад салхин үүсгүүрийг сонирхох нь эрс нэмэгдсэн. Өөр өөр бүс нутагт 30-50 МВт хүртэл хүчин чадалтай томоохон станцуудыг үе үе ашиглалтад оруулдаг. Манай орны хувьд салхин тээрэм нь ялангуяа алслагдсан бүс нутгийг эрчим хүчээр хангах боломжийг олгодог тул эрчим хүчний хангамжийн өөр хэрэгслийг зохион байгуулах боломжгүй байдаг. Жижиг салхин цахилгаан станцуудын сегмент ч идэвхтэй хөгжиж байна. Орос улсад 1-5 кВт-ын хүчин чадалтай бие даасан эрчим хүчний системүүд маш их алдартай болсон. Үүний зэрэгцээ хөгжүүлэгчид салхин тээрмийн үйл ажиллагааны зарчмуудыг дотоод шаталтат хөдөлгүүртэй хослуулахаас татгалздаггүй. Энэ чиглэлийн амжилтыг ялангуяа салхины дизель хийцээр харуулж байна. Уламжлалт эрчим хүчний эх үүсвэрийн байр суурь хүчтэй хэвээр байгаа тул ойрын хэдэн арван жилд Орос улсад салхины эрчим хүч хэр их эрэлт хэрэгцээтэй байгааг хэлэхэд хэцүү хэвээр байна. Гэвч дэлхий даяар өөр эрчим хүч рүү шилжих чиг хандлага нь Оросын аж үйлдвэрийг ийм газар нутгийг идэвхтэй судлахад түлхэц өгөх магадлалтай.