風車のエネルギーを理解する
風力エネルギーが他の形態のエネルギーにどのように変換されるかを学ぶには、風車という用語に精通している必要があります。風力エネルギーは、最もクリーンな発電形態の 1 つとして知られています。風車は、回転軸に取り付けられた帆によって風のエネルギーを利用するための装置です。これらの帆は、ベーンまたはブレードとも呼ばれます。今日は、風車エネルギーの定義、アプリケーション、コンポーネント、図、種類、および働きについて知ることができます。また、風車の長所と短所についても知ることができます。
風車とは?
風車は、帆を介して風力を回転エネルギーに変換する構造であり、特に製粉、揚水 (風力ポンプ)、および発電 (風力タービン) に使用されます。他の多くのアプリケーションは、風力エネルギーを使用するように設計できます。風車の帆は角度を付けて取り付けられているか、わずかにひねられているため、風の力が帆の平面に分割され、回転が与えられます。だから、
風車は、風車のすべてのブレードが常に時計回りに回転するため、風の運動エネルギーを機械エネルギーに変換する機械として定義できます。風力は、揚力を知り、帆を通して風力を利用することができた船員によって最初に利用されました。この知見が垂直軸帆型風車の開発につながった。古代ペルシャ人や中国人は、水をくみ上げたり、穀物を挽いたりするために使用しました。
アプリケーション
前述のように、風車の用途は、穀物の粉砕、水の汲み上げ、および種子からの油の抽出に使用されます。今日の風車の主な目的は、風力エネルギーを電気エネルギーに変換することであり、この電気エネルギーはさらに最終用途に電力を供給するために使用されます。
風車の構成要素
風車のコンポーネントには、ブレード、ローター、風速計、タワーが含まれます。
- ブレードは風車の重要なコンポーネントの 1 つであり、ローターの速度を制御します。
- ローター – 風力エネルギーを低速回転エネルギーに変換するブレードを含め、デバイスのコストの約 20% を要しました。
- 発電機 – 風力タービンのコストの約 34% が必要でした。これには、発電機、制御電子機器、ギアボックス (遊星ギアボックスなど)、可変速ドライブ、無段変速機が含まれます。これらの風力タービン コンポーネントは、入ってくる低速回転を発電に適した高速回転に変換する役割を果たします。
- 周囲の構造 – 風車のコストの約 15% で、タワーとローター ヨー機構が含まれます。
- 風速計 – 風速の測定に使用されます。
風車の図:
風車の種類
さまざまなタイプの風車には、垂直軸風車と水平軸風車があります。
パネモーネ風車は、水平面内で回転する帆を使用した最初の実用的な風車です。灌漑には、長方形のブレードを備えた同様のタイプの水平風車が使用されます。水平軸または垂直風車は、その帆の動きの平面によるものです。以下は、水平軸風車の 4 つのタイプです。
- ポストミル
- スモックミル
- タワーミル
- ファンミル
動作原理
風車の動作はそれほど複雑ではなく、簡単に理解できます。従来、風車は最適な羽根量を研究し、3枚羽根で設計されていました。ブレードが風に当たると、ブレードがシャフトとともに移動します。これが発電機を通してエネルギーを生み出すものです。この発電機は機械エネルギーを電気エネルギーに変換します。
風車の働きについて詳しくは、以下のビデオをご覧ください:
風車の長所と短所
利点:
以下は、さまざまな用途における風車の利点です:
- 高いタワーを備えた水平軸風車の場合、ベースはウインド シアのある場所でより強い風にアクセスできるようにします。
- ブレードが風に対して垂直に動き、HAWT の回転全体を通して電力を受け取るため、高効率。
垂直軸風車用
- どんな風向きでも発電します
- 水平軸風力タービンと比べて生産コストが低い
- 強力な支持塔は必要ありません
- ある場所から別の場所への移動が簡単
- 維持費が安い。
- 都市部に設置できます。
短所
これらのタイプの風車には優れた利点がありますが、それでもいくつかの制限があります。以下は風車の欠点です。
水平軸風車の場合:
- 大規模なタワー建設が必要です。
- ギアボックス、ローター シャフト、ブレーキ アセンブリなどのコンポーネントを所定の位置に持ち上げています。
- ダウンウインドのバリアントは、疲労と構造的な破損に悩まされています。
垂直軸風車の場合:
- HAWT に比べて効率が非常に低い。
- 高い振動を経験しています。
- 騒音公害が発生します。
- 振動によりベアリングの摩耗が増加し、メンテナンス コストが高くなります。
- 開始するには最初のプッシュが必要です。
結論
風車は、電力を生成する最も純粋でクリーンな方法です。これは、風力を帆を介して回転エネルギーに変換する構造であり、特に製粉、揚水 (風力ポンプ)、および発電 (風力タービン) に使用されます。この記事では、風車の定義、アプリケーション、コンポーネント、図、型、および動作については以上です。また、風車の長所と短所についても学びました。
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