Külək enerjisini transformasiya etmək ucuz elektrik enerjisi əldə etməyin bir yoludur. Külək turbinlərinin bir çox dizaynı var. Bəziləri maksimum səmərəlilik üçün nəzərdə tutulmuşdur, digərləri istifadədə iddiasızdır. İkinci qrupa təxminən 100 il əvvəl yaradılmış Savonius rotoru daxildir və o, indi də müxtəlif texniki problemlərin həllində uğurla istifadə olunur.
Yaradılış Tarixi
Sigurd Johannes Savonius (1884 - 1931) - Finlandiyadan olan ixtiraçı, külək enerjisinin öyrənilməsi ilə bağlı fizika sahəsindəki işinə görə şöhrət qazanmışdır. Həyatı boyu o, təkcə külək turbinlərinin yaradılmasında deyil, həm də gəmiqayırmada, həmçinin müasir dəmir yolu vaqonlarının və avtobuslarının ventilyasiya sistemlərində istifadə olunan bir neçə patent alıb.
Almaniyadan olan başqa bir ixtiraçı - Anton Flettner (1888 - 1861) keçən əsrin əvvəllərində Flettner rotoru adlanan klassik yelkənə alternativ təklif etdi. İxtiranın mahiyyətiaşağıdakılara endirildi: küləklə üfürülən fırlanan silindr, hava axınının gücünün 50 qatından çox olan üfüqi istiqamətə yönəldilmiş bir qüvvə aldı. Bu kəşf sayəsində hərəkət etmək üçün küləyin gücündən istifadə edən bir neçə gəmi tikildi. Adi yelkənli qayıqlardan fərqli olaraq, bu gəmilər enerjidən tamamilə müstəqil deyildilər. Rotoru fırlatmaq üçün mühərriklər lazım idi.
Flettnerin yelkəni üzərində düşünərək, Savonius külək enerjisindən onu fırlatmaq üçün də istifadə oluna biləcəyi qənaətinə gəldi. 1926-cı ildə o, içərisində əks istiqamətdə olan bıçaqları olan açıq silindrin dizaynını işləyib hazırladı və patentləşdirdi.
Bir az fizika
İlk olaraq bir az nəzəriyyə. Hər kəs fərq etdi ki, velosiped sürərkən hava hərəkətə əhəmiyyətli müqavimət yaradır. Və sürət nə qədər yüksəkdirsə, bu dəyər bir o qədər yüksəkdir. Müqavimətə təsir edən ikinci amil, hava axınından təsirlənən bədənin kəsişmə sahəsidir. Amma üçüncü bir kəmiyyət var ki, bu da bədənin həndəsəsi ilə bağlıdır. Avtomobil kuzov dizaynerlərinin aerodinamikaya gəldikdə az altmağa çalışdıqları məhz budur.
Məsələn, deyə bilərik ki, eyni en kəsiyi sahəsi olan, lakin müxtəlif formalara malik olan üç lövhə: konkav, düz və qabarıq, çox fərqli sürtünmə əmsalı olacaq. Qabarıq bir forma üçün bu, 0,34, düz üçün - 1,1, konkav üçün - 1,33 olacaq Savonius rotorunun bıçaqları üçün alınan konkav forma idi. Ən təsirli ev sahibi kimi tanınırkülək enerjisi.
Savonius rotorunun işləmə prinsipi
Flettnerin yelkənindən fərqli olaraq, Savonius bıçaqları və aralarındakı boşluğu əldə etmək üçün silindri iki yarıya bölməyi və onları bir-birinə nisbətən hərəkət etdirməyi təklif etdi. Savoniusun ideyasının mahiyyəti ondan ibarət idi ki, bir bıçağa dəyən hava axını bundan sonra sadəcə yan tərəfə getmir, eksenel boşluqdan keçərək, küləyin təsirini əhəmiyyətli dərəcədə artıran ikinci qançaya yönləndirilirdi.
Bu iş prinsipi Savonius rotoruna hətta yüngül küləkdə də işləməyə imkan verir.
Bir neçə profil variantı var:
- Bıçaqlar ox üzərində elə bərkidilir ki, aralarında hava boşluğu olmasın. Bu, Savonius rotorunun çoxsaylı təsvirlərinin ən sadə versiyasıdır.
- Bir bıçağın əsası digərinin altına daxil edilir. Ox xətti boyunca əhəmiyyətli bir boşluq qalır. Bu seçim küləyin rotorun bir yarısından digərinə keçməsinə imkan verir. Daha səmərəli profil.
- İkinci seçimlə eynidir, içəriyə düz boşqab əlavə etməklə yalnız bıçaqların sahəsi artırılır.
Tətbiq sahəsi
Keçən əsrin 60-cı illərində dəmir yolu havalandırma sistemlərində Savonius rotorlarından istifadə edilmişdir. Onlar vaqonların damlarında quraşdırılıb. Hərəkət zamanı rotor fırlanmağa və küçədən otağa hava vurmağa başladı. Oxşar sistemlər avtobuslarda da quraşdırılıb.
Bu gün rotorun əsas tətbiqi mövcuddurşaquli oxlu külək turbinləri. İki amili birləşdirən bir sıra oxşar dizaynlar var:
- şaquli fırlanma oxu;
- küləyin axını istiqamətində iddiasızlıq.
Şaquli külək turbinləri ilə yanaşı, üfüqi oxu olan cihazlar da var. Onlar eyni külək gücü ilə böyük bir qayıdışla fərqlənirlər. Struktur olaraq, onlar üfüqi oxda yerləşən və küləklə uyğunlaşmaq üçün bələdçi quyruğu olan təyyarə pərvanələrinin qanadlarına bənzəyir.
Savonius Külək Turbininin Üstünlükləri
Külək turbinlərinin şaquli eksenel rotorlarının üfüqi eksenel rotorlara nisbətən səmərəliliyini itirməsinə baxmayaraq, onların hələ də bir sıra danılmaz üstünlükləri var:
- İstənilən iqlim qurşağında işləyin. Kiçik eninə sahəsinə görə onlar qasırğalı küləklərdən qorxmurlar.
- Onların işə salınması üçün əlavə cihazlar tələb etməyin. Bıçaqların konkav forması səbəbindən işə salınma minimum külək dəyərlərində baş verir - 0,3 m / s. Generator optimal dəyərlərə 5 m/s hava axını sürətində çatır.
- 20 dB-ə qədər aşağı səs-küy səviyyəsinə görə yel dəyirmanı korpusun yaxınlığında quraşdırıla bilər ki, bu da aşağı güclə elektrik enerjisi istehsalı və naqillərdə cərəyan itkisi üçün vacibdir.
- Xüsusi küləyin istiqamətini tələb etməyin. İstənilən bucaqda gedən hava axınından işə başlayırlar.
- Sadə dizayn təmir xərclərini azaldır.
- Strukturu bütövlükdə qavrayan və bıçaqların arasından uçmağa cəhd etməyən quşlar üçün təhlükəli deyil.
Şaquli külək turbinlərinin çatışmazlıqlarına nisbətən aşağı səmərəlilik, tikinti materialları üçün daha yüksək xərclər, tələb olunan gücə nail olmaq üçün tələb olunan böyük ölçülər daxildir.
Öz əlinizlə külək turbinini necə etmək olar
Bir bağ evini tamamilə elektrik enerjisi ilə təmin edəcək bir cihaz hazırlamaq çətin görünür. Bununla belə, az gücə malik cihazların (suvarma nasosu, evin qarşısında küçə işıqlandırması, avtomatik qapıların açılması) işləməsini təmin edən pulsuz elektrik enerjisi istehsal etmək üçün kiçik bir yel dəyirmanı hazırlamaq hər bir ustanın səlahiyyətindədir. Bunun üçün sizə lazım olacaq:
- 3 yan uzunluğu 33 sm, təxminən 1 mm qalınlığında alüminium təbəqə;
- drenaj borusu 15 sm diametrdə və 60 sm uzunluğunda;
- 4 sm su borusu;
- elektrik generatoru (avtomobil istifadə edilə bilər);
- armaturlar (polad bucaqlar, özünü vuran vintlər, qaykalar, boltlar).
Bişirmə təlimatları
Sadə Savonius rotoru hazırlamaq üçün sizə lazımdır:
- Alüminium təbəqələrdən 33 sm diametrli 3 diski kəsin.
- Bıçaqlar üçün 2 boşluq hazırlamaq üçün ox boyunca 15 sm diametrli su borusunu kəsin. Sonra hər bir parçanı ortadan kəsin. Beləliklə, siz 30 sm uzunluğunda 4 eyni bıçaq əldə edəcəksiniz.
- Disklərin mərkəzində 4 sm su borusu daxil edə biləcəyiniz bir delik qazın.
- Hər üç diski boru ilə və onların arasında birləşdirinbıçaqları daxil edin. İki disk arasında iki. Bıçaqlar elə istiqamətləndirilməlidir ki, onların oxları arasındakı bucaq 90 dərəcə olsun. Bu, hətta cüzi küləyin də generatoru fırlamasına imkan verəcək.
- Bıçaqları alüminium təkərlərə bərkitmək üçün künclərdən və özünü vuran vintlərdən istifadə edin.
- Jenerator milini borunun ox olan aşağı hissəsinə sıxın.
Külək generatoru hazırdır. Yalnız hava axınlarına kifayət qədər açıq olan bir quraşdırma yerini seçmək qalır. Əgər kifayət qədər külək yoxdursa, o zaman hündür dirək düzəldə bilərsiniz, bunun üzərinə generatoru yerləşdirin.
Prefabrik şaquli külək turbinləri
Alternativ enerjinin inkişafı ilə avtonom enerji təchizatı məhsullarına artan tələbat var. Hazırda bazarda qiyməti 60 min rubldan başlayan Rusiya istehsalı olan külək turbinləri var.
Bu qurğular 250 Vt-dan 250 kVt-a qədər elektrik enerjisi tələbatını ödəməklə özəl sektorda istifadə oluna bilər.
