풍력 터빈의 종류

이전 기사에서 다양한 유형의 풍력 터빈이 풍력의 운동 에너지를 사용하여 전력을 생성한다고 설명했습니다. 실제로 풍력 에너지는 기계적 및/또는 전력을 생성하는 가장 깨끗한 방법으로 알려져 있습니다. 획득한 에너지는 풍력 에너지를 수확하는 방법에 따라 분류할 수 있습니다. 육상풍과 해상풍. 이에 대해 자세히 알아보려면 아래 기사를 읽어보세요!

오늘은 다양한 유형의 풍력 터빈과 다양한 응용 분야에서의 장단점에 대해 알아보겠습니다.

풍력 터빈의 종류

다음은 발전에 사용되는 다양한 유형의 풍력 터빈입니다.

수평축 풍력 터빈(HAWT)

몇 가지 제한 사항이 있지만 수평 축 유형의 풍력 터빈은 오늘날 가장 많이 사용되는 터빈입니다. 블레이드 프로펠러 스타일은 수평 축을 중심으로 회전하도록 설계되었습니다. 그 구성 요소에는 전기 에너지를 생성하는 발전기에 추가로 연결된 샤프트에 연결된 로터 블레이드가 포함됩니다. 이 블레이드는 타워 꼭대기에 장착된 항공기 프로펠러처럼 보입니다.

이러한 유형의 풍력 터빈에서 풍력 센서는 터빈이 바람의 방향과 적절하게 정렬될 수 있도록 요잉 메커니즘(나셀이라고 함)에 장착됩니다. 따라서 풍력 에너지가 로터에 더 효과적으로 분배됩니다.

수평축 풍력 터빈의 구조는 장치 구성 요소의 무게를 지탱할 수 있을 만큼 충분히 강해야 합니다. 이러한 구성 요소 중 일부에는 로터 블레이드, 기어박스, 발전기 등이 포함됩니다. 또한 베이스는 불어오는 강한 바람을 견딜 수 있어야 합니다. 하지만 나셀에는 거센 바람이 불거나 통제할 수 없는 바람이 부는 경우 블레이드를 즉시 멈추는 데 도움이 되는 브레이킹 요소가 포함되어 있습니다.

모든 유형의 터빈 중에서 수평 축 풍력 터빈은 더 높은 효율과 더 높은 발전을 가지고 있습니다. 이 터빈은 종종 다음과 같은 두 가지 유형으로 제공됩니다. 업 윈드 및 다운 윈드 터빈.

풍력 터빈:

Up-wind HAWT 터빈에서 바람은 타워 앞의 로터에 도달합니다. 즉, 바람과 마주합니다. 이것이 로터가 타워 뒤의 바람막이를 겪지 않는 이유이며, 결과적으로 더 효율적인 작동이 가능합니다. 또한 시스템은 마모에 덜 취약합니다. 그러나 요잉 메커니즘은 구조의 무게를 더합니다.

대부분의 설계에서 바람이 부는 회전자는 구부러지거나 타워와 충돌하지 않도록 유연하지 않습니다. 이것은 바람의 속도가 높을 때 자주 발생합니다. 이를 더 피하기 위해 로터는 타워에서 일정 거리에 배치됩니다. 이 때문에 이러한 유형의 풍력 터빈은 제조상의 어려움이 높습니다. 로터 블레이드의 유연성은 블레이드 구성을 위해 더 무거운 재료를 필요로 하는 것과 같습니다.

하향풍 터빈:

이러한 유형의 수평 축 풍력 터빈은 덜 일반적이지만 디자인은 이전 설명 유형과 거의 유사합니다. 유일한 차이점은 타워의 하류에 있는 로터의 위치입니다. 다운 윈드 유형에서 바람은 블레이드에 도달하기 전에 타워를 칩니다. 이 설계는 로터 블레이드의 유연성을 높여 더 가벼운 재료를 사용할 수 있도록 합니다. 다운 윈드의 이점은 작동 중에 타워에서 블레이드에 대한 부하의 일부를 제거함으로써 타워의 구조적 무게가 더 가볍고 구조적 역학이 향상된다는 것입니다.

풍향 수평축 유형의 풍력 터빈에는 요잉 메커니즘이 필요하지 않습니다. 이는 로터와 케이싱이 케이싱이 바람의 방향을 따르도록 설계되었기 때문입니다. 로터는 타워의 하류에 위치하기 때문에 바람이 차게 되어 발생하는 전력량이 변동합니다. 바람막이도 시스템 상대에게 피로를 줄 수 있습니다.

수평축 풍력 터빈 HAWT의 장점과 단점

장점:

다음은 수평축 풍력 터빈의 이점입니다.

• 높은 타워 베이스로 인해 더 강한 바람이 접근할 수 있습니다.
• 날개가 바람에 수직으로 움직이기 때문에 전체 회전을 통해 동력을 받습니다. 그 결과 효율성이 높아집니다.

단점:

수평축 풍력 터빈의 장점에도 불구하고 여전히 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 다음은 HAWT의 단점입니다.

• 거대한 타워 구조로 인해 블레이드, 기어박스, 발전기와 같은 무거운 부품이 필요합니다.
• 구성 요소를 제자리로 들어 올리는 중입니다.
• 이러한 유형의 풍력 터빈은 높이 때문에 넓은 지역에서 눈에 띄게 보입니다. 이는 경관의 외관을 방해하고 경우에 따라 지역의 반대를 일으킬 수 있습니다.
• 하풍 변형은 블레이드가 타워의 바람 그림자를 통과할 때 난기류로 인한 피로 및 구조적 결함을 겪습니다. 이것이 로터가 타워 앞에서 바람을 향하기 때문에 대부분의 HAWT가 바람이 부는 디자인을 사용하는 이유입니다.
• 날개를 바람 방향으로 돌리려면 추가적인 요 제어 메커니즘이 필요합니다.
• 강풍에서 터빈이 회전하지 않도록 하려면 차단이 필요합니다. 이렇게 하면 시스템이 강한 바람에 파괴되는 것을 막을 수 있습니다.
• 터빈이 바람을 향하여 회전하려고 할 때 주기적인 응력과 진동이 발생합니다.

수직축 풍력 터빈(VAWT)

수직축형 풍력발전기는 로터가 수직으로 설치된 축을 회전시킨다. 이 디자인은 바람의 방향에 대한 감도를 덜 허용하므로 방향이 자주 바뀌는 농장에 적합합니다. 즉, 바람이 불어오는 방향에 관계없이 블레이드는 여전히 움직이고 샤프트를 회전시켜 동력을 생성합니다.

수직 축 유형의 풍력 터빈은 지면 근처에 발전기가 있습니다. 따라서 로터의 추가 중량이 줄어들고 설계가 덜 복잡해집니다. 이것은 또한 수평 축 풍력 터빈에 비해 유지 보수를 더 쉽게 만듭니다. 그러나 수직축 풍력 터빈은 로터의 상당한 양의 공기 저항으로 인해 HAWT보다 효율성이 낮습니다. 풍속과 지면으로부터의 거리에서의 풍속이 지면보다 높고 매끄러우므로 출력이 낮은 것도 또 다른 요인입니다.

드래그 기반 또는 사보니우스 터빈 – 일반적으로 수직 축을 중심으로 회전하는 솔리드 베인이 있는 로터가 있습니다.

리프트 기반 또는 다리우스 터빈 – 일부는 달걀 모양의 모양을 가지고 있는 것처럼 보이지만 키가 크고 수직인 익형 스타일을 가지고 있습니다. 풍력 첨탑은 아직 독립적인 테스트를 거치고 있지만 일종의 양력 기반 터빈입니다.

수직축 풍력 터빈(VAWT)의 장점과 단점

장점:

다음은 수직축 풍력 터빈의 장점입니다.

• 바람의 방향에 상관없이 전력이 생산됩니다.
• 대부분의 구성 요소가 바닥에 놓이기 때문에 강력한 지지 타워가 필요하지 않습니다.
• 수평축 풍력 터빈에 비해 낮은 생산 비용.
• 바람 방향으로 터빈이 필요하지 않으므로 요 드라이브 및 피치 메커니즘이 제거되었습니다.
• 간단한 설치
• 낮은 유지 관리 비용
• 한 장소에서 다른 장소로 이동하기 쉽습니다.
• 기상이 심한 지역에 적합합니다.
• 도시 지역에 설치됩니다.
• 날개가 상대적으로 낮은 속도로 움직이기 때문에 사람과 새에 대한 위험이 낮습니다.

단점:

• 한 번에 하나의 블레이드만 작동하기 때문에 효율성이 낮습니다.
• 날이 회전하기 시작하려면 처음에 시작을 눌러야 합니다.
• 수직축 풍력 터빈은 블레이드가 회전할 때 생성되는 추가 항력 때문에 효율성이 매우 떨어집니다.
• 지면 근처의 기류가 난류를 생성하기 때문에 진동이 상대적으로 높습니다.
• 이 진동은 베어링 마모를 증가시켜 유지보수 비용을 증가시킬 수 있습니다.
• VAWT는 소음 공해를 유발합니다.

결론

다른 유형의 풍력 터빈은 이유 이상으로 적합합니다. 수평축형은 그 효율성으로 인해 일반적으로 사용되며 수직축 풍력 터빈은 휴대성으로 인해 모든 지리적 영역에서 사용할 수 있습니다. 이것이 이 기사의 전부이며 풍력 터빈의 유형과 장점과 단점입니다.

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