عمودي مقابل. توربينات الرياح ذات المحور الأفقي: أيهما أفضل لموقعك؟

يمكن أن تدور التوربينة الخاطئة في كثير من الأحيان ولكنها تنتج كهرباء مخيبة للآمال. تحدد ظروف الموقع ما إذا كانت توربينات الرياح الرأسية أو الأفقية تعمل بشكل أفضل. اتجاه الرياح، وارتفاع البرج، والاضطراب، والوصول إلى الصيانة، والطلب على الطاقة، كلها تغير الإجابة. يقارن هذا الدليل بين تصميمات HAWT و VAWT باستخدام معايير اختيار الموقع العملية. سوف تتعلم كيفية تقدير المخرجات وتحديد التكاليف المخفية والاختيار بثقة.

كيف تعمل توربينات الرياح ذات المحور الأفقي والرأسي

يقوم كلا التصميمين بتحويل الهواء المتحرك إلى حركة دوارة، ثم إلى كهرباء. ومع ذلك، فإن مهاويهم تواجه اتجاهات مختلفة. يؤدي هذا الاختلاف إلى تغيير الاتجاه وتصميم البرج والوصول إلى المكونات وظروف الرياح المناسبة. ال كيف تعمل توربينات الرياح وتشغيلها الديناميكي الهوائي الأساسي.

تضع توربينات الرياح ذات المحور الأفقي عمودها الدوار موازيًا للأرض. تستخدم معظم الطرز ثلاث شفرات على شكل مروحة. تعمل ريشة الذيل أو نظام الانعراج النشط على تحويل الدوار إلى الريح. عادةً ما يدعم تدفق الهواء النظيف عبر المنطقة المكنسة بالكامل كفاءة قوية.

تضع توربينات الرياح ذات المحور العمودي عمودها عموديًا على الأرض. يقبل الدوار الرياح من كل اتجاه أفقي. ولذلك، فإنه لا يحتاج إلى نظام ياو. تستخدم دوارات سافونيوس السحب، بينما تستخدم دوارات داريوس ودوارات H الرفع بشكل أساسي.

تخلق الآلية مقايضات عملية تتجاوز المظهر. تظل أنظمة الانعراج السلبي بسيطة، بينما يضيف الانعراج النشط أجهزة استشعار ومحركات. تحتاج بعض VAWTs القائمة على الرفع أيضًا إلى مساعدة في البدء. يمكن أن تعمل تصميمات الدوار الهجين على تحسين عزم الدوران، على الرغم من أن الأجزاء المضافة قد تزيد من السحب.

لا تتنبأ ملصقات التصميم وحدها بالإنتاج الفعلي أبدًا. تعد منطقة الدوار وكفاءة المولد وأدوات التحكم وارتفاع البرج ومنحنى الطاقة أمرًا مهمًا أيضًا. حتى توربينات الرياح ذات التصنيف المتساوي قد توفر طاقة سنوية مختلفة تمامًا.

تقوم GWZK بتطوير HAWT و توربينات الرياح ذات المحور العمودي - تصميم مبتكر لتطبيقات الطاقة الموزعة. تشتمل مجموعة VAWT الخاصة بها على نماذج بقدرة 500 وات و1 كيلو وات و5 كيلو وات. تصف صفحات المنتج الدوارات على شكل حرف H، ومولدات المغناطيس الدائم، وأنظمة الكبح، وأنظمة التقاط الرياح متعددة الاتجاهات. تساعد هذه المواصفات المشترين على مقارنة الأنظمة الكاملة، وليس شكل الدوار وحده.

أداء HAWT مقابل VAWT في الريح الحقيقية

إن كفاءة توربينات الرياح مهمة، لكن الرياح المتاحة أكثر أهمية. ترتفع قوة الرياح تقريبًا مع مكعب سرعة الرياح. يمكن أن تؤدي الزيادة المتواضعة في السرعة إلى زيادة كبيرة في الطاقة. غالبًا ما تصل الأبراج الطويلة إلى تدفق هواء أسرع وأكثر سلاسة من المنشآت القصيرة.

تقود HAWTs عمومًا في التضاريس المفتوحة مع رياح سائدة ثابتة. تحافظ شفراتها على زوايا ديناميكية هوائية مناسبة طوال الدوران. كما تدعم المناطق الكبيرة التي تم اجتياحها والضوابط الناضجة زيادة الإنتاج السنوي. ويفسر هذا المزيج هيمنتهم على مشاريع المرافق العامة والعديد من المنشآت الريفية.

تتجنب VAWTs تأخيرات المحاذاة لأنها تقبل الرياح من كل اتجاه. تساعد هذه الميزة في تغيير الاتجاه بشكل متكرر. ومع ذلك، فإن تغيير الاتجاه غالبًا ما يشير إلى حدوث اضطراب بالقرب من المباني أو الأشجار أو التضاريس غير المستوية. يمكن أن يؤدي الاضطراب إلى تقليل الإنتاج وزيادة التحميل الهيكلي لكلا التصميمين.

ال يشير دليل الرياح الصغيرة إلى انخفاض محتمل في الطاقة سنويًا بنسبة 15% إلى 25% بسبب الاضطرابات. لذلك فإن عبارة 'العمل في الرياح المضطربة' لا تعني أن الاضطراب يحسن الأداء. يمكن للدوار متعدد الاتجاهات التعامل مع تغيرات الاتجاه بسهولة، لكنه لا يزال بحاجة إلى طاقة رياح مفيدة.

تؤدي سرعة الرياح المتقطعة إلى خلق سوء فهم شائع آخر. إنه يمثل فقط السرعة التي يبدأ فيها التوليد. قد يظل الإخراج القريب من سرعة القطع صغيرًا جدًا. تظهر سرعة الرياح المقدرة عندما تصبح طاقة لوحة الاسم متاحة، بافتراض ظروف الاختبار الخاضعة للرقابة.

يوفر إنتاج الطاقة السنوي مقارنة أفضل. اطلب من الموردين الحصول على منحنى الطاقة عبر توزيع سرعة الرياح المتوقعة. ثم اضبط ارتفاع البرج، وكثافة الهواء، والاضطراب، والخسائر الكهربائية، ووقت التوقف عن العمل، وكفاءة البطارية أو العاكس. تعمل هذه العملية على تحويل تصنيفات الكتيبات إلى كيلوواط/ساعة واقعية.

قارن بين المساحات المتساوية كلما أمكن ذلك. قد يتفوق الدوار الأكبر حجمًا على الدوار الأصغر الذي يفترض أنه أكثر كفاءة. قم أيضًا بفحص سلوك البدء الذاتي، ومنطق الكبح، وسرعة الرياح للبقاء على قيد الحياة، ومطابقة المولد. أفضل توربينات الرياح لموقعك توفر طاقة سنوية يمكن الاعتماد عليها، وليس التصنيف الفردي الأكثر إثارة للإعجاب.

راجع كيفية قياس كل منحنى قوة. يجب ذكر ارتفاع الاختبار وكثافة الهواء والاضطراب والحدود الكهربائية. الشهادة المستقلة تجعل المقارنات أكثر مصداقية. وبدون شروط اختبار قابلة للمقارنة، قد تكون الاختلافات الصغيرة في الكفاءة لا معنى لها.

التركيب والضوضاء والصيانة والتكلفة مدى الحياة

يبدأ التثبيت أسفل الدوار. يجب أن تقاوم الأساسات وزن التوربينات، وقوى الانقلاب، والاهتزازات، والعواصف الشديدة. تحتاج الأبراج أيضًا إلى ارتدادات كافية، وتأريض، وحماية من الصواعق، وإمكانية الوصول إلى الخدمة. قد تؤدي حدود الارتفاع المحلية إلى إزالة خيارات HAWT الجذابة.

عادةً ما تضع HAWTs الدوار والمولد فوق العوائق المحيطة. يؤدي هذا الترتيب إلى الوصول إلى تدفق هواء أنظف، مما يؤدي إلى تحسين الإنتاج. ومع ذلك، يمكن أن تتطلب المكونات المرتفعة أنظمة تسلق، أو آليات خفض، أو معدات رفع. يؤثر طول الكابل وهندسة البرج أيضًا على تكلفة التركيب.

تحافظ بعض أجهزة VAWTs على المكونات الرئيسية بالقرب من الأرض. ويمكن للفنيين الوصول إليهم بسهولة أكبر، مما يقلل من مهام خدمة معينة. ومع ذلك، تختلف إمكانية الوصول حسب الطراز وطريقة التركيب. لا تزال المحامل والفرامل والمثبتات وأجهزة التحكم والعاكسات بحاجة إلى فحص مجدول.

ينبغي تقييم الضوضاء باستخدام بيانات تم التحقق منها على مسافة محددة. تؤثر سرعة الدوار وشكل الشفرة واهتزاز البرج والمحامل وصوت الخلفية على النتيجة. لا يكون VAWT صامتًا تلقائيًا. وبالمثل، فإن HAWT المحدد بشكل صحيح لا يكون مزعجًا تلقائيًا.

تركيب توربينات الرياح على السطح يستحق الحذر بشكل خاص. تخلق حواف السقف تدفق هواء متسارعًا ولكن مضطربًا للغاية. تنقل التوربينات أيضًا الاهتزازات إلى هياكل البناء. يجب على المهندس الإنشائي مراجعة الأحمال والرنين والعزل المائي والوصول والعزل الصوتي قبل التثبيت.

تشمل التكلفة مدى الحياة أكثر من سعر التوربينات. أضف الأساس والبرج وجهاز التحكم والعاكس والبطاريات والأسلاك والتصاريح والنقل والتركيب والفحص والأجزاء والإزالة النهائية. ثم قم بتقسيم إجمالي تكلفة الملكية على الطاقة المقدرة طوال العمر، وليس على سعة اللوحة.

يسرد GWZK أ توربينات الرياح ذات المحور الأفقي - أداء عالي من 300 واط إلى 30 كيلو واط. يصف موقع الويب الخاص بها اختبار المصنع، وشهادة CE، وخيارات التحكم أو العاكس المدمجة. لا يزال يتعين على المشترين التحقق من الشهادات والضمانات ومنحنيات الطاقة وترتيبات الخدمة المحلية الخاصة بالطراز قبل الطلب.

يمكن أن يؤدي التعرض البيئي إلى تغيير خطة الصيانة الشاملة. يهاجم الملح الساحلي والغبار الصحراوي والجليد والحرارة والرطوبة مكونات مختلفة. تأكيد أنظمة الطلاء، وتقييمات الضميمة، وفترات التشحيم، وحدود درجة الحرارة. يمكن للمراقبة عن بعد أن تكشف عن انخفاض الإنتاج قبل أن تصبح الأعطال باهظة الثمن.

ما هي توربينات الرياح التي تناسب كل نوع من أنواع المواقع؟

غالبًا ما تفضل المزارع المفتوحة والممتلكات الريفية HAWTs. قد تدعم هذه المواقع أبراجًا أطول وانتكاسات أكبر ورياحًا سائدة صافية. يمكن أن يفوق تدفق الهواء الأفضل على ارتفاع المحور تكاليف البرج والصيانة الأعلى. توفر المزارع أيضًا مساحة لأسلاك الشد أو الأبراج القابلة للإمالة.

تتطلب المواقع الحضرية والضواحي حكمًا أكثر دقة. قد يتجنب VAWT المدمج معدات الانحراف ويناسب اتجاهات الرياح المتغيرة. ومع ذلك، يمكن للمباني أن تخلق اضطرابات شديدة واهتزازات وظلال رياح. غالبًا ما يكون أداء الصاري القائم بذاته أفضل من موقع لم يتم اختباره على السطح.

تحتاج المنازل النائية ومحطات الاتصالات ومواقع المراقبة إلى الموثوقية أولاً. يمكن لأي من التصميمين أن يخدم نظام توربينات الرياح خارج الشبكة. يعتمد الخيار الفائز على توزيع الرياح المحلية، والوصول إلى الصيانة، وسعة التخزين، والأحمال الحرجة. يمكن للنظام الهجين بين الرياح والطاقة الشمسية تحسين التغطية الموسمية وتقليل وقت تشغيل المولد.

قد توفر المواقع الساحلية رياحًا قوية ولكن تعرضًا أكثر قسوة. يزيد رذاذ الملح والرياح والعواصف والبرق من المتطلبات الهندسية. تحقق من الحماية من التآكل، وسرعة الرياح، واستراتيجية الكبح، وتقييم العلبة، ومواد التثبيت. لا تقم أبدًا باختيار المعدات التي تستخدم متوسط ​​سرعة الرياح وحدها.

عادةً ما تعطي المواقع التجارية والصناعية الأولوية لتخطيط الإنتاج والخدمات الذي يمكن التنبؤ به. منطقة صناعية مفتوحة قد تناسب HAWT المتوسطة. قد تأخذ المنشأة المقيدة في الاعتبار VAWTs بعد وضع نماذج التدفق التفصيلية. وفي كلتا الحالتين، يحتاج التكامل الكهربائي وطرق الصيانة الآمنة إلى مراجعة مبكرة.

هذه هي قواعد الفحص، وليس قرارات الشراء. لا يمكن إنقاذ موقع HAWT الضعيف من خلال سعة اللوحة. لا يمكن لـ VAWT توليد الطاقة من تدفق الهواء الضعيف والفوضوي. يجب أن تدعم الظروف المقاسة الاختيار النهائي.

تقييم موقع توربينات الرياح والاختيار النهائي

قياس الرياح قبل اختيار الأجهزة

ابدأ بسرعة الرياح واتجاهها واضطرابها بالقرب من ارتفاع المحور المقترح. توفر الخرائط العامة فحصًا مفيدًا، ولكنها تتجاهل العوائق القريبة. توفر القياسات في الموقع ثقة أفضل للاستثمارات الهادفة. عام كامل يلتقط التغيرات الموسمية الهامة.

إنشاء وردة الرياح وتسجيل العواصف الشديدة. لاحظ الأشجار والأسطح والتلال والأبراج والبناء المخطط له. كمعيار تخطيطي، يجب على الدوار إزالة العوائق القريبة بشكل كبير. غالبًا ما يؤدي الارتفاع الأكبر إلى تحسين الإنتاج، ولكنه يؤدي أيضًا إلى رفع التكاليف الهيكلية وتكاليف التصاريح.

قارن صافي الطاقة السنوية، والطاقة غير المقدرة

اطلب منحنى طاقة معتمدًا أو تم قياسه بشكل مستقل لكل طراز. قم بتطبيق توزيع سرعة الرياح المحلية لديك لتقدير إنتاج الطاقة السنوي. خصم الاضطراب، والأسلاك، والعاكس، والبطارية، والجليد، والتقليص، وخسائر التوفر. مقارنة النتائج بأنماط التحميل الشهرية.

بعد ذلك، قم باختبار الافتراضات المالية عبر عدة سنوات. قم بتضمين قيمة الكهرباء وتوفير الوقود والحوافز وقطع الغيار والتمويل. رفض المشاريع التي يقترب استردادها من العمر التشغيلي للمعدات. التوقعات المحافظة تحمي استثمارك.

تأكيد التثبيت الكامل

مراجعة تقسيم المناطق والنكسات وقواعد الطيران والحدود البيئية ومتطلبات الشبكة. التأكد من رسومات الأساس وشهادة البرج وإجراءات التأريض والكبح والإغلاق في حالات الطوارئ. بالنسبة للأسطح، الحصول على موافقة الهندسة الإنشائية والصوتية. بالنسبة للمواقع الساحلية، تتطلب أدلة على التآكل والرياح الشديدة.

وأخيرًا، قارن بين نطاق الضمان واستجابة الخدمة. اسأل من يوفر الشفرات والمحامل ووحدات التحكم والمحولات البديلة. تأكيد وصول المراقبة وفترات الصيانة الوقائية. يمكن لخطة الدعم الموثوقة أن تكون ذات أهمية أكبر من مجرد اختلاف بسيط في الكفاءة.

تقدم GWZK كلا من أنواع المحاور، وأجهزة التحكم، والعاكسات، والتخزين، وتكوينات الرياح والطاقة الشمسية. قم بمشاركة بيانات الرياح ذات ارتفاع المحور والطلب على الطاقة ورسومات الموقع ومتطلبات الشبكة قبل طلب أي عرض. تتيح هذه المعلومات للمهندسين تحديد حجم النظام وشرح سبب ملاءمة توربين واحد بشكل أفضل.

اطلب نموذج طاقة مكتوبًا ونطاق التثبيت. وينبغي أن تدرج الافتراضات والاستثناءات والخسائر والإنتاج السنوي المتوقع. احتفظ بحالة متحفظة جنبًا إلى جنب مع توقعات المورد. تكشف هذه المقارنة عن المشاريع التي تعتمد على تقديرات متفائلة لطاقة الرياح أو وقت التشغيل.

خاتمة

لا يفوز أي من محوري التوربين في كل موقع. عادةً ما تناسب طائرات HAWTs الرياح النظيفة والأبراج الشاهقة وأهداف الطاقة الأكبر. يمكن أن تناسب VAWTs المواقع المقيدة واتجاهات الرياح المتغيرة بشكل متكرر. قياس الرياح، ومقارنة صافي الطاقة السنوية، وسعر النظام بأكمله. اختر التصميم الذي أثبت نجاحه لموقعك، وليس التصميم الذي يقدم وعدًا أوسع.

أسئلة وأجوبة حول توربينات الرياح ذات المحور الرأسي والأفقي

س: أي نوع أكثر كفاءة؟

ج: عادةً ما تؤدي طائرات HAWTs إلى رياح نظيفة وثابتة. تحدد ظروف الموقع الطاقة السنوية.

س: هل تناسب VAWTs الرياح المضطربة؟

ج: إنهم يقبلون تغيير الاتجاهات، لكن الاضطراب لا يزال يقلل من الخرج ويزيد من التعب.

س: هل يمكن للتوربينات أن تصعد على الأسطح؟

ج: ربما بعد المراجعات الهيكلية والاهتزازات والاضطراب والمراجعات الصوتية.

س: ما هي سرعة الرياح المطلوبة؟

ج: حوالي 4.5 متر/الثانية هي شاشة مفيدة. منحنيات الطاقة تحدد الجدوى.

س: أيهما له تكاليف صيانة أقل؟

ج: تعمل بعض VAWTs على تحسين الوصول. تصميم النموذج وارتفاع البرج ودعم الخدمة هو الذي يحدد التكاليف.