مولدات الرياح الحديثة "تستعد" لاستقبال الرياح قبل وقت طويل من ظهورها

توضح هذه المقالة المعدات الجديدة التي تسمح لمولدات الرياح بالتكيف تلقائيًا مع تدفق الهواء.

يبدو أن جمع طاقة الرياح مسألة بسيطة. يمر الهواء عبر شفرات التوربينات ، مما يؤدي إلى تدويرها. التوربين يقود المولد. مولد ينتج الكهرباء. ولكن ، في الواقع ، ليس كل شيء في غاية البساطة.

يتم تثبيت مولدات الرياح دون انقطاع في المنطقة التي غالباً ما تندلع فيها العواصف. الرياح القوية يمكن أن تلحق الضرر أو حتى تدمر التوربينات الهوائية إذا كانت في زاوية خاطئة. يجب صقلها بحيث تدور الأعاصير القوية ، وليس تدمير الشفرات. هذا التعديل هو شيء شائع في العمل مع معدات التوربينات.

هذه العملية يمكن أن تسهل كثيرا من التكنولوجيا التي تم إنشاؤها توربن ميكلسن وزملاؤه من المختبر الوطني الدنماركي لمصادر الطاقة المستدامة Risoe DTU. يعمل الدكتور Mikkelsen على نظام يسمح لكل مولد بفحص اتجاه الريح والضبط المسبق للشفرات.

ودعا التكنولوجيا الأساسية ليدارLIDAR - محدد موقع ليزر الأشعة تحت الحمراء للأرصاد الجوية) معروف منذ السبعينيات. مثله مثل الرادار ، يرسل موجات كهرمغنطيسية ، ثم يحلل الموجات التي عادت ، ويحدد ما يقاتلون منه.

يسمح لك الطول الموجي الكبير للرادار باكتشاف الأشياء الكبيرة فقط. يستخدم اللدائن موجات الضوء. طولها أقصر بكثير ، وأنها تقاتل بسهولة الأشياء الصغيرة. بالمناسبة ، تعتمد الرؤية البشرية على موجات الضوء. موجات قصيرة تستخدم في غطاء الرياح، ينبثق من جزيئات صغيرة ، مثل قطرات الماء والغبار وغبار الطلع وبلورات الملح ، والتي يمكن لحركتها أن تحدد بدقة سرعة الرياح.

قرر الدكتور ميكيلسن وزملاؤه أن يتمكن اللد من مسح الريح الوشيكة وتحديد سلوكها قبل ملامسة التوربينات. لاختبار فكرتهم ، قاموا بتركيب النجوم على توربينات الرياح 120 متر في هوفسور، أرض التدريب الدنماركية لهذا النوع من التكنولوجيا.

قام Lidars بتحليل الرياح التي تقترب باستخدام ليزر ينبعث منها ضوء الأشعة تحت الحمراء بطول موجة يبلغ 1.55 ميكرون. تم التقاط ضوء طائش بواسطة جهاز حساس يكتشف عودة حتى فوتون واحد (الجسيم الميكانيكي الكم الذي يشكل الضوء) من آلاف المليارات التي أطلقها الليزر.

يقيس الجهاز سرعة الرياح على ارتفاع 40 و 60 و 80 و 100 متر فوق سطح الأرض لمسافة 100-200 متر أمام التوربينات. ثم تتم مقارنة البيانات التي تم جمعها مع قياسات الرياح مع مقياس شدة الريح الكأس (والذي يدور في الريح ، ويقيس سرعته) لمعايرة الغطاء. بعد ذلك ، يمكن توصيل جهاز كمبيوتر يقوم بتحليل المعلومات من اللودار بمحركات تقوم بضبط زاوية الشفرات التوربينية لزيادة كمية الطاقة المنتجة وتقليل احتمال التلف.

تمكن العلماء من الحصول على بيانات دقيقة في جميع المرتفعات بالقرب من التوربينات. ولكن عند تثبيت الجهاز على الأرض ، نشأ عدد من المشاكل. بتوجيه شعاع الليزر إلى الهواء ، من الأسفل إلى الأعلى ، قام بتحليل "المخروط" بنقطة البداية عند قاعدة التوربين. حتى تتمكن من حساب سرعة الرياح ، ولكن لا يمكنك معرفة كيف تتغير في منطقة 200 متر بالقرب من المولد. لالتقاط البيانات ، يجب إرسال حزمة الليزر lidar من مركز التوربينات الهوائية نفسها.

تسبب تركيب غطاء في وسط مولد الرياح في صعوبات بسبب قوة الطرد المركزي الناتجة عن الدوران. من أجل التشغيل العادي للحيض ، استبدل الباحثون الجهاز التقليدي ، الذي يوجه فيه الشعاع بواسطة مرايا للحزمة ، وهو تطور جديد مع نظام الألياف البصرية.

وفقًا لما ذكره مايكل هاريس ، المتحدث باسم Natural Power ، أحد مطوري التوربينات الريحية في المملكة المتحدة ، فإن مركز التوربينات يتحول إلى شيء يشبه مجفف الأسطوانة. إن احتمال فشل الجهاز الجديد أقل بكثير ، حيث يمر الضوء عبر الكابل.

هناك مشكلة أخرى واجهها العلماء عند تثبيت الغطاء وهي الضجيج الكهربائي من المولد. قد ينحرف المكشاف الحساس تحت تأثير التيارات الشاردة. اقترح الباحثون لف الغلاف في مادة واقية تؤدي إلى زيادة الطاقة.

والنتيجة هي نظام يحسن إنتاج الكهرباء بنسبة 5٪. ربما لا يكون الرقم مثيرًا للإعجاب ، لكن بالنسبة إلى التوربينات التي تبلغ قدرتها 4 ميجاوات ، فإن المدخرات تبلغ 38000 دولار. في السنة. لا تنسى زيادة عمر الخدمة للشفرات والمولد نفسه.

انظر أيضا: فيمولدات الطاقة في روسيا: كيفية اختيار وتثبيت وتجنب خيبة الأمل