Mipango na Mipango ya Paa za Mfumo wa Upepo: Upambanisho

Nishati ya upepo ni chanzo cha nishati yenye kutokosekana na safi ambayo inaweza kupunguza matumizi ya mafuta ya kiberiti na utambuzi wa magazia ya kiberiti. Mifano ya mifumo ya kuchanganya nishati ya upepo ni mashine ambazo huchanganya nishati ya kinetiki ya upepo hadi kuwa nishati ya umeme. Kuna aina mbili za mifumo ya upepo kutegemea na mwendo wa mstari wao: mstari wa karibu na mstari wa kushikamana.

Nini Kituo cha Upepo la Mstari wa Karibu?

Kituo cha upepo la mstari wa karibu (HAWT) kilichotafsiriwa kama kituo cha upepo linalo mstari wa karibu au usawa wa mstari wa mzunguko wake kwenye ardhi. HAWTs ni aina zaidi ya mifumo ya upepo yanayotumiwa kwa ajili ya kutengeneza umeme kwa kiwango kubwa. Wanaweza kuwa na vitu viwili vya miguu vinavyosomoka kama miguu ya ndege, ingawa baadhi yana vitu viwili vya miguu au moja tu.

Mashirika muhimu ya HAWT ni:

• Rotor, ambaye una vitu viwili vya miguu na ubao unayowasilisha kwenye mstari.

• Nacelle anayohifadhi generator, gearbox, brake, system ya yaw, na mashirika mengine ya mekaaniki na umeme.

• Mtoto anayosaidia nacelle na rotor na kukabiliana na ardhi kufikia upepo zaidi.

• Mfumo wa msingi anayeuweka mtoto kwenye ardhi na kukabiliana na uzito kutoka kituo cha upepo.

Sifa ya kazi ya HAWT ni kubalansha, ambayo ni nguvu inayopusha chochote chenye mawingu inapokuwa na mtaani. Vitu viwili vya miguu vya HAWT vinavyosomoka kama airfoils, ambayo huunda tofauti ya upana kati ya mtaani na chini zao wakati upepo unapofika. Tofauti hii inahusu vitu viwili vya miguu vikizunguka kwenye mstari wa karibu, ambayo mara nyingine huchanganya mstari na generator kuchanganya umeme.

Kituo cha rotor cha HAWT lazima liwe sawa na mtaani wa upepo ili kuboresha ufanisi wake. Kwa hiyo, HAWT ana sensor wa upepo na system ya yaw ambayo huweka nacelle kulingana na mtaani wa upepo. HAWT pia ana system ya pitch ambayo hutabadilisha anga ya mtaani wa vitu viwili vya miguu ili kusimamia kiwango cha mzunguko na matumizi ya nishati.

Vipengele muhimu vya HAWTs ni:

• Wana ufanisi wa juu kuliko mifumo ya upepo ya mstari wa kushikamana (VAWTs) kwa sababu wanaweza kupata zaidi ya nishati ya upepo na ukosa chache.

• Wana ripuli ya torque na stress ya mekaaniki chache kuliko VAWTs kwa sababu wana mabadiliko machache ya nguvu za aerodinamiki kila mzunguko.

• Wanaweza kutengenezwa offshore kwenye maendeleo ya floating au msingi wa fixed, ambapo kiwango cha mtaani wa upepo ni juu na sawa.

Vigumu vya HAWTs ni:

• Wahitaji mtoto wa juu na eneo la ardhi la kubwa ili kukabiliana na turbulence na mshikamano kutoka kwenye majengo au mazingira yaliyokaribu.

• Wana gharama na umuhimu wa kuweka na kutunza zaidi kuliko VAWTs kwa sababu wana mashirika mengi ya mzunguko na komponeti za umeme.

• Wana hatari zaidi ya kutumika na kupata malipo kutoka kwa mtaani wa upepo wa juu, mto, lightning, ndege, au barafu.

Nini Kituo cha Upepo la Mstari wa Kushikamana?

Kituo cha upepo la mstari wa kushikamana (VAWT) kilichotafsiriwa kama kituo cha upepo linalo mstari wa kushikamana au perpendicular wa mzunguko wake kwenye ardhi. VAWTs ni chache kuliko HAWTs, lakini wana faida kwa kutumika kwa kiwango kidogo na katika miji. Wanaweza kuwa na vitu viwili vya miguu vinavyosomoka kama vitu viwili vya miguu au vinavyobainika.

Mashirika muhimu ya VAWT ni:

• Rotor, ambaye una vitu viwili vya miguu na mstari wa kushikamana unayowasilisha kwenye generator.

• Generator, ambaye huchanganya nishati ya mekaaniki ya rotor hadi kuwa nishati ya umeme.

• Msingi, ambaye unaweza kusaidia rotor na generator na kukabiliana na ardhi.

Sifa ya kazi ya VAWT ni kubalansha, ambayo ni nguvu inayopusha chochote chenye mawingu inapokuwa na mtaani. Vitu viwili vya miguu vya VAWT vinavyosomoka kama symmetrical au asymmetrical, ambayo huunda tofauti ya kubalansha wakati wanapokabiliana na mtaani wa upepo. Tofauti hii inahusu vitu viwili vya miguu vikizunguka kwenye mstari wa kushikamana, ambayo mara nyingine huchanganya generator kuchanganya umeme.

Kituo cha rotor cha VAWT haliposi kulingana na mtaani wa upepo kwa sababu inaweza kupata upepo kutoka kwa mtaani wowote. Kwa hiyo, VAWT haipaswi kuwa na system ya yaw au sensor wa upepo. Lakini, VAWT inaweza kuwa na system ya pitch ambayo hutabadilisha anga ya mtaani wa vitu viwili vya miguu ili kusimamia kiwango cha mzunguko na matumizi ya nishati.

Vipengele muhimu vya VAWTs ni:

• Wana gharama chache ya kutengeneza na kutunza kuliko HAWTs kwa sababu wana mashirika mengi ya mzunguko na komponeti za umeme.

• Wana sauti chache kuliko HAWTs kwa sababu wanazunguka kwa kiwango chache.

• Wanaweza kutengenezwa kwenye makujifunza au karibu na majengo kwa sababu wana kiwango chache na eneo la chini chache kuliko HAWTs.

Vigumu vya VAWTs ni:

• Wana ufanisi chache kuliko HAWTs kwa sababu wana kubalansha zaidi na lift chache.

• Wana ripuli ya torque na stress ya mekaaniki zaidi kuliko HAWTs kwa sababu wana mabadiliko mengi ya nguvu za aerodinamiki kila mzunguko.

• Wana uwezo chache wa kutengenezwa offshore kwa sababu wana ustawi chache na udumu chache kuliko HAWTs.

Aina za Kituo cha Upepo la Mstari wa Kushikamana

Kuna aina mbili za VAWTs kutegemea na mienzi yao: Darrieus na Savonius.

Turbines za Darrieus

Turbines za Darrieus ni VAWTs ambazo yana vitu viwili vya miguu vinavyosomoka kama eggbeater au trochoid. Ziliundwa na mhandisi wa Kifaransa Georges Darrieus mwaka 1931. Turbines za Darrieus huchukua lift na kubalansha pia kuzunguka vitu viwili vya miguu. Wanaweza kupata kiwango cha mzunguko cha juu, lakini wanahitaji mfumo wa start-up wa nje, kama motori ya umeme au turbine nyingine, kwa sababu hawawezi kuanza bila msaada.

Vipengele muhimu vya turbines za Darrieus ni:

• Wana koeffisheni wa nishati wa juu kuliko turbines za Savonius kwa sababu wanatumia lift na kubalansha pia.

• Wana uwiano wa solidity wa chache kuliko turbines za Savonius kwa sababu wana vitu viwili vya miguu vigumu na fikra zaidi kati yao.