풍차 에너지 이해

풍력 에너지가 다른 형태의 에너지로 변환되는 방법을 배우려면 풍차라는 용어에 익숙해야 합니다. 풍력 에너지는 전기를 생산하는 가장 깨끗한 형태 중 하나로 알려져 있습니다. 풍차는 회전축에 장착된 돛을 사용하여 바람의 에너지를 두드리는 장치입니다. 이 돛은 베인 또는 블레이드라고도 합니다. 오늘은 풍차 에너지의 정의, 응용 프로그램, 구성 요소, 다이어그램, 유형 및 작동에 대해 알게 될 것입니다. 풍차의 장점과 단점도 알게 됩니다.

풍차란 무엇입니까?

풍차는 돛을 통해 풍력을 회전 에너지로 변환하는 구조로 특히 곡물 밀링, 펌핑(윈드 펌프) 및 발전(풍력 터빈)에 사용됩니다. 다른 많은 응용 프로그램은 풍력 에너지를 사용하도록 설계할 수 있습니다. 풍차는 돛을 비스듬히 장착하거나 약간 비틀어 바람의 힘이 돛의 평면으로 나누어지고 회전을 전달합니다. 그래서

풍차의 모든 날개는 항상 시계 방향으로 회전하므로 바람의 운동 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 기계로 풍차를 정의할 수 있습니다. 풍력은 양력을 알고 돛을 통해 바람의 힘을 이용할 수 있었던 선원에 의해 처음 활용되었습니다. 이러한 지식은 수직축 돛형 풍차의 개발로 이어졌습니다. 고대 페르시아인과 중국인이 물을 퍼내고 곡식을 갈 때 사용했습니다.

응용 프로그램

앞에서 언급했듯이 풍차의 응용 프로그램은 곡물을 맷돌로 갈고 물을 퍼내고 씨앗에서 기름을 추출하는 데 사용됩니다. 오늘날 풍차의 주요 목적은 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것이며 이 전기 에너지는 최종 애플리케이션에 전력을 공급하는 데 추가로 사용됩니다.

풍차의 구성 요소

풍차의 구성 요소에는 블레이드, 로터, 풍속계 및 타워가 포함됩니다.

• 날개는 풍차의 필수 구성요소 중 하나로 로터 속도의 기능을 제어합니다.
• 로터 – 풍력 에너지를 저속 회전 에너지로 변환하는 블레이드를 포함하여 장치 비용의 약 20%가 소요되었습니다.
• 발전기 – 발전기, 제어 전자 장치 및 가장 가능성이 높은 기어박스(예:유성 기어박스), 가변 속도 드라이브 또는 무단 변속기를 포함하여 풍력 터빈 비용의 약 34%가 소요되었습니다. 이러한 풍력 터빈 구성 요소는 저속 유입 회전을 발전에 적합한 고속 회전으로 변환하는 역할을 합니다.
• 주변 구조 – 타워 및 로터 요 메커니즘을 포함하여 풍차 비용의 약 15%입니다.
• 풍속계 – 풍속을 측정하는 데 사용됩니다.

풍차 다이어그램:

풍차의 종류

풍차는 세로축 풍차와 가로축 풍차가 있습니다.

파네모네 풍차는 수평면에서 회전하는 돛을 사용한 최초의 실용적인 풍차입니다. 직사각형 블레이드가 있는 유사한 유형의 수평 풍차가 관개에 사용됩니다. 수평 축 또는 수직 풍차는 돛의 움직임 평면 때문입니다. 다음은 수평축 풍차의 네 가지 유형입니다.

• 포스트 밀
• 제철소
• 타워 밀
• 팬 밀

작동 원리

풍차의 작동은 덜 복잡하고 쉽게 이해할 수 있습니다. 기존에 풍차는 최적의 블레이드 양에 대한 다양한 연구를 거쳐 3개의 블레이드로 설계되었습니다. 블레이드는 바람과 접촉하여 블레이드가 샤프트를 따라 이동합니다. 이것은 발전기를 통해 에너지를 생산하는 것입니다. 이 발전기는 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환합니다.

풍차 작동에 대해 자세히 알아보려면 아래 동영상을 시청하세요.

풍차의 장점과 단점

장점:

다음은 다양한 응용 분야에서 풍차의 이점입니다.

• 높은 타워가 있는 수평 축 풍차의 경우 베이스는 윈드 시어가 있는 사이트에서 더 강한 바람에 접근할 수 있도록 합니다.
• 날개가 바람에 수직으로 움직이기 때문에 HAWT의 전체 회전을 통해 동력을 받기 때문에 효율성이 높습니다.

수직축 풍차용

• 어떤 바람 방향으로도 전기를 생산합니다.
• 수평 축 풍력 터빈에 비해 낮은 생산 비용.
• 강력한 지지 타워가 필요하지 않습니다.
• 간편한 이동
• 낮은 유지 관리 비용
• 도시 지역에 설치할 수 있습니다.

단점

이러한 유형의 풍차의 장점에도 불구하고 여전히 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 다음은 풍차의 단점입니다.

수평축 풍차의 경우:

• 대규모 타워 건설이 필요합니다.
• 기어박스, 로터 샤프트 및 브레이크 어셈블리와 같은 구성 요소가 제자리로 들어 올려지고 있습니다.
• 다운윈드 변형은 피로와 구조적 결함을 겪습니다.

수직축 풍차의 경우:

• HAWT에 비해 효율성이 매우 낮습니다.
• 높은 진동이 발생합니다.
• 소음 공해가 발생합니다.
• 진동으로 인해 베어링 마모가 증가하여 높은 유지 보수 비용이 발생합니다.
• 시작하려면 초기 푸시가 필요합니다.

결론

풍차는 전력을 생성하는 가장 순수하고 깨끗한 방법입니다. 돛을 통해 풍력을 회전 에너지로 변환하는 구조로 특히 곡물 밀링, 펌핑(윈드 펌프) 및 발전(풍력 터빈)에 사용됩니다. 이것이 풍차의 정의, 응용 프로그램, 구성 요소, 다이어그램, 유형 및 작동이 있는 이 기사의 전부입니다. 풍차의 장점과 단점도 배웠습니다.

독서를 통해 많은 것을 얻으셨기를 바라며, 그렇다면 다른 학생들과도 공유해 주시기 바랍니다. 읽어주셔서 감사합니다. 다음에 뵙겠습니다!