РОЗРОБКА ЛОПАТІ ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНОЇ УСТАНОВКИ ДЛЯ РАЙОНІВ З НИЗЬКОЮ ШВИДКІСТЮ ВІТРУ
Анотація
Розширення можливостей альтернативної енергетики може призвести до значного зменшення використання традиційних джерел енергії, а також забруднення навколишнього середовища. На сьогоднішній день альтернативна енергетика у різних країнах набирає темпи розвитку досить не стабільно. Це пов’язано з можливістю використання тих чи інших альтернативних джерел, відсутністю окремих їх видів, затрат на виробництво установок, їх монтаж та пусконалагоджувальні роботи. Однак, значного поширення набуває вітрова енергетика. Особливо це стосується районів, де швидкість вітру досить часто здатна розкручувати вітроколесо до обертів, за яких генератор буде виробляти електричну енергію. Проте, вітроенергетика не є виключенням і для районів з малою швидкістю вітрів. Використання мінімального зусилля, здатного привести в рух вітроколесо, уже є успіхом. У таких районах для забезпечення достатніх для генерування електричної енергії обертів вітроустановки встановлюють редуктори або інші пристрої, здатні збільшити частоту обертання валу на виході з редуктора, порівнюючи з частотою обертання на вході. Проте, ускладнення конструкції установки призводить до збільшення її маси та збільшення витрат на виробництво окремих частин, їх монтаж та обслуговування. Тому, пошук оптимальної форми лопаті, здатної забезпечити покращений старт вітроустановки та підтримувати оберти на більш високому рівні, порівнюючи з базовою формою лопаті, є актуальним завданням. В роботі представлено нову форму лопаті вітроустановки з вертикальною віссю обертання для районів з малою швидкістю вітрів. Розроблена лопать має незмінні габаритні розміри, порівнюючи з базовим варіантом, проте, за рахунок зміни форми безпосередньо на бічній частині є можливість поглинання енергії одразу у двох напрямках та концентрації її у так званому «кармані», чого не було у базового варіанту. За такого компонування кількість обертів установки складає на 17 % більший показник, ніж у лопаті, виконаної у базовому варіанті. Зростає показник розгону установки, що підтверджує ефективність її на старті. Дослідження, проведенні за допомогою мінімоделі вітроустановки з трьома формами лопатей та вентилятора, забезпечили однакові умови випробувань та отримання не лише теоретичних даних, а і практичних.
Посилання
2. Hosseinie, R., Roohi, R., Ahmadi, G. (2021). Modeling and analysis of a fully passive swinging sail wind turbine. Wind Energy, 24 (7), pp. 653-671. DOI: 10.1002/we.2595.
3. Akbari, R., Izadian, A. (2021). Modelling and Control of Flywheels Integrated in Wind Turbine Generators. IEEE International Conference on Electro Information Technology, 2021-May, № 9491886, pp. 106-114. DOI: 10.1109/EIT51626.2021.9491886.
4. Jauch, C. (2021). Grid services and stress reduction with a flywheel in the rotor of a wind turbine. Energies, 14 (9), № 2556, DOI: 10.3390/en14092556.
5. Tanasheva, N.K., Bakhtybekova, A.R., Sakipova, S.E., Minkov, L.L., Shuyushbaeva, N.N., Kasimov, A.R. (2021). Numerical simulation of the flow around a wind wheel with rotating cylindrical blades. Eurasian Physical Technical Journal, 18 (1), pp. 51-56. DOI: 10.31489/2021NO1/51-56.
6. Syuhada, A., Maulana, M.I., Syahriza, Sani, M.S.M., Mamat, R. (2020). The potential of wind velocity in the Banda Aceh coast to the ability to generate electrical energy by horizontal axis wind turbines. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 788 (1), статья № 012082, DOI: 10.1088/1757-899X/788/1/012082.
7. Yang, R., Chen, Y.-J., Sun, X.-Y., Ma, C.-S. (2020) Analysis on the Phenomenon of Power Increase in Dual-wind Turbine under Low Wind Speed [Artcle@低风速下双风轮风力机增功现象分析] Reneng Dongli Gongcheng/Journal of Engineering for Thermal Energy and Power, 35 (9), pp. 134-140. DOI: 10.16146/j.cnki.rndlgc.2020.09.019. (in Chinese).
8. Pytel, K., Gumula, S., Dudek, P., Bielik, S., Szpin, S., Hudy, W., Piaskowska-Silarska, M., Kowalski, M. (2019). Testing the performance characteristics of specific profiles for applications in wind turbines. E3S Web of Conferences, 108, № 01015, DOI: 10.1051/e3sconf/201910801015.
9. Ma, J., Huo, D., Li, X., Duan, Y., Wu, Y., Wang, J. (2019). A study on the optimization method of structural dynamic properties of blades based on concave deformation of airfoil [Artcle@基于翼型凹变的叶片结构动力学性能优化方法研究] Zhendong yu Chongji/Journal of Vibration and Shock, 38 (8), pp. 36-41. DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2019.08.006.(in Chinese).
10. Bel Mabrouk, I., El Hami, A. (2019). Effect of number of blades on the dynamic behavior of a Darrieus turbine geared transmission system. Mechanical Systems and Signal Processing, 121, pp. 562-578. DOI: 10.1016/j.ymssp.2018.11.048.
11. Zhang, L., Zhao, X., Wang, H., Liu, Y. (2018). Study on the Real time and Efficient Adjustment Law for H-Type Vertical Axis Wind Turbine [Article@H型垂直轴风力机实时高效攻角调节方法研究] Jixie Gongcheng Xuebao/Journal of Mechanical Engineering, 54 (10), pp. 173-181. DOI: 10.3901/JME.2018.10.173. (in Chinese).
12. Li, Z., Yu, X., Han, R. (2017). Modeling and wake characteristics analysis of a new vertical axis wind generation system. Proceedings IECON 2017 - 43rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2017-January, pp. 8590-8595., DOI: 10.1109/IECON.2017.8217509.
13. Recruit M.I., Shevchenko I.A. (2019). Vitroustanovka [Wind generator] (Patent of Ukraine № 134082, 21.04.2019) State Enterprise "Ukrainian Institute of Intellectual Property"(Ukrpatent) URL: https://base.uipv.org/searchINV/search.php?action=viewdetails&IdClaim=258070 (in Ukrainian).
14. Chizhma S. N., Molchanov S. V., Zakharov A. I. (2018). Kriterii vybora tipa vetroustanovok dlya mobil'nykh vetrosolnechnykh elektrostantsiy [Criteria for selecting the type of wind plants for mobile wind-solar power plants] Bulletin of the Baltic Federal University. I. Kant. Ser.: Physical-mathematical and technical sciences. 2018. № 1. С. 53–62. (in Russian).
ISSN 
ISSN 
