Kwa nini ufanisi wa turbine za upepo za mhimili wima ni mdogo?

Sababu kuu za ufanisi mdogo wa mitambo ya upepo ya mhimili wima (VAWT) ikilinganishwa na mitambo ya upepo ya mhimili mlalo (HAWT) zinahusisha mambo mbalimbali kama vile sifa za aerodynamic, muundo wa kimuundo, na mazingira ya uendeshaji. Yafuatayo ni uchambuzi wa kina:
1. Ufanisi mdogo wa aerodynamic

Uwezo duni wa kuanza mwenyewe: Pembe ya mashambulizi ya turbine nyingi za upepo za mhimili wima (hasa aina ya Dario) blade za foili hubadilika kila mara wakati wa mzunguko, na kufanya iwe vigumu kutoa torque ya kutosha ya kuanzia kwa kasi ya chini ya upepo na kuhitaji vifaa vya ziada au nguvu za nje kuanza.

Tatizo la kibanda chenye nguvu: Wakati vilele vinapozunguka kuelekea upande wa upepo, mwelekeo wa mtiririko wa hewa ukilinganisha na vilele hubadilika sana, jambo ambalo linaweza kusababisha kibanda chenye nguvu na kusababisha upotevu wa nishati.

Kuingiliana kati ya vile: Vile vya feni ya mhimili wima vitapita katika eneo la kuamka chini ya mto wakati wa kuzunguka, na huathiriwa na msukosuko wa kuamka kwa vile vya mbele, na kupunguza ufanisi wa aerodynamic.

2. Ubunifu wa kimuundo na mapungufu ya nyenzo

Mkazo wa uchovu: Muundo wa usaidizi (kama vile nyaya au nguzo) na mizizi ya blade za feni za mhimili wima hupitia mizigo inayobadilika-badilika ya mzunguko, ambayo inaweza kuharibika kutokana na uchovu na kupunguza muundo mkubwa.

Ugumu wa utengenezaji wa vile: Mchakato wa utengenezaji wa vile vilivyopinda (kama vile aina ya Daryl) ni mgumu zaidi, wa gharama kubwa, na ni vigumu kutumia kwa ajili ya muundo mzuri wa foili ya hewa ikilinganishwa na vile vilivyonyooka vyenye mhimili mlalo.

3. Mgawo mdogo wa matumizi ya nishati ya upepo (Cp)

Kikomo cha kinadharia cha chini: Kipimo cha juu cha kinadharia cha matumizi ya nishati ya upepo cha feni za mhimili wima ni takriban 0.4, huku kile cha feni za mhimili mlalo kinaweza kufikia 0.59 (Kikomo cha Bates).

Pengo halisi la ufanisi: Ufanisi halisi wa ubadilishaji wa nishati ya upepo wa feni za mhimili wima kwa kawaida ni 10% -30% pekee, huku feni za mhimili mlalo za kisasa zikiweza kufikia 40% -50%.

4. Utulivu wa kimazingira usiotosha

Husikivu kwa mabadiliko katika mwelekeo wa upepo: Ingawa mashabiki wa mhimili wima wanaweza kukubali kinadharia mwelekeo wowote wa upepo, ni vigumu kudumisha pembe bora ya blade ya mashambulizi katika mazingira halisi ya upepo yenye misukosuko au yanayobadilika mara kwa mara.

Upinzani dhaifu wa upepo: Mashabiki wakubwa wa mhimili wima huwa na matatizo ya uthabiti kutokana na mtetemo wa kimuundo chini ya upepo mkali, na muundo wa mfumo wa breki ni mgumu zaidi.

5. Matukio ya matumizi na ukomavu wa kiteknolojia

Kizuizi cha vipimo: Mitambo ya upepo ya mhimili wima hutumika zaidi kwa uzalishaji wa umeme mdogo na wa kati uliosambazwa (kama vile mazingira ya mijini), lakini miradi mikubwa ya umeme wa upepo wa kibiashara bado inaongozwa na mhimili mlalo, ambao umeboreshwa kwa miongo kadhaa na una ukomavu wa hali ya juu wa kiteknolojia.

Uwekezaji mdogo wa Utafiti na Maendeleo: Kutokana na sehemu ndogo ya soko, maendeleo ya kiteknolojia katika uboreshaji wa anga, utafiti wa nyenzo, na mifumo ya udhibiti kwa feni za mhimili wima ni polepole kiasi.

Faida na Matukio Yanayofaa ya Mashabiki wa Mhimili Wima

Licha ya ufanisi wake mdogo, mashabiki wa mhimili wima bado wana faida za kipekee:

Hakuna haja ya mfumo wa kupiga mdundo: unaweza kukamata upepo katika mwelekeo wowote.

Kelele na usalama mdogo: Kasi ndogo, kelele ndogo, na njia salama ya kusogea kwa ndege.

Matengenezo rahisi: Jenereta na vifaa vingine vinaweza kuwekwa ardhini kwa ajili ya matengenezo rahisi.

Kwa hivyo, turbine za upepo za mhimili wima zinafaa zaidi kutumika katika mazingira ya mijini yenye msukosuko mkali na mwelekeo tofauti wa upepo, au mifumo midogo ya usambazaji wa umeme nje ya gridi ya taifa, badala ya mashamba makubwa ya upepo.

muhtasari

Sababu kuu ya ufanisi mdogo wa mitambo ya upepo ya mhimili wima ni ukosefu wa sifa za aerodynamic asilia, ambayo hupunguza uwezo wao wa kukamata nishati ya upepo. Zaidi ya hayo, uchovu wa kimuundo na changamoto za ukubwa hufanya iwe vigumu kushindana na mitambo ya upepo ya mhimili mlalo. Katika siku zijazo, pamoja na maendeleo ya vifaa vipya na teknolojia za kudhibiti mtiririko kama vile vibete hai na jenereta za vortex, ufanisi wa mitambo ya upepo ya mhimili wima unatarajiwa kuimarika, lakini bado inaweza kuchukua jukumu la ziada katika soko kuu la nishati ya upepo.