Vjetrenjače: Njihova Izgradnja Za Električnu Energiju. Što Je To I Kako Djeluje? Uređaj, Opis Lopatica. Čemu Služe Mlinovi?

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-09 13:24

Znati sve o vjetrenjačama, što je to i kako radi, potrebno je ne samo iz praznog interesa. Uređaj i opis lopatica nisu svi, morate razumjeti čemu služe mlinovi. Dovoljno je reći o vjetrenjačama i njihovoj izgradnji za električnu energiju, o drugoj ekonomskoj vrijednosti.

Povijest nastanka

Mlinovi su nastali u vrijeme kada je započeo masovni uzgoj pšenice i drugih žitarica. No, nisu mogli odmah upotrijebiti snagu vjetra za rotiranje strukture. U davna vremena kotače su okretali robovi ili tegleće životinje . Kasnije su počeli stvarati vodenice. I konačno, nakon svega, već je postojala vjetrovita struktura.

Unatoč prividnoj jednostavnosti, u stvarnosti je, naprotiv, vrlo složen . Postalo je moguće stvoriti takav proizvod samo uzimajući u obzir opterećenje vjetra i pravilnim odabirom trajanja mehanizma za određeni zadatak. I ti su zadaci bili vrlo raznoliki - i cijepanje drva i pumpanje vode. Najraniji modeli - "koze" - građeni su na isti način kao i drvena kuća.

Tada su se pojavili takozvani šatorski mlinovi, koji imaju fiksno tijelo, samo se vrh s glavnim vratilom okreće.

Takvi modeli mogu pokrenuti 2 mlinska kamena, pa se stoga odlikuju povećanom produktivnošću . Smatralo se da je mlin, što je tipično, ne samo utilitarno oruđe. Pridavana joj je velika važnost u mitovima, legendama i bajkama. Nije bilo zemalja u kojima su takve ideje izostale. Postoje različiti motivi mitova: ljudi zarađeni tijekom izgradnje temelja, duhovi koji žive u mlinu, skriveno blago, tajanstveni podzemni prolazi itd.

Uređaj i princip rada

Vjetrenjača radi jer zračne struje djeluju na lopatice i pokreću ih. Taj impuls ide do prijenosnog uređaja, a kroz njega - do stvarnog radnog dijela mlina. U starijim modelima oštrice su povećane na nekoliko metara . Samo na taj način bilo je moguće povećati područje dodira sa strujama zraka. Vrijednost se bira u skladu s glavnom funkcijom i potrebnom snagom.

Ako je mlin projektiran s najvećim noževima, tada može mljeti brašno . Ovo je jedino rješenje koje osigurava učinkovito uvijanje teških mlinskih kamena. Poboljšanja dizajna omogućena su razvojem aerodinamičkih koncepata. Suvremeni tehnološki razvoj omogućuje postizanje dobrih rezultata čak i uz relativno skromno područje kontakta s vjetrom.

Neposredno iza lopatica u krugu nalazi se mjenjač ili drugi prijenosni mehanizam . U nekim se modelima to pokazalo kao osovina na koju su montirane oštrice. Drugi kraj vratila bio je opremljen alatom (jedinicom) koji je izvodio radove. Međutim, ovaj je dizajn, unatoč svojoj jednostavnosti, postupno napušten.

Pokazalo se da je to vrlo opasno i nepouzdano, te je nerealno zaustaviti rad mlina, čak i u najozbiljnijem slučaju.

Verzija mjenjača pokazala se mnogo učinkovitijom i elegantnijom . Mjenjači pretvaraju impuls s rotirajućih noževa u koristan rad. I vrijedi odvojiti dijelove mjenjača, možete brzo prestati s radom. Stoga se mehanizam ne vrti uzalud, pa čak ni naglo povećanje vjetra nije toliko zastrašujuće. Važno: sada se mlinovi koriste isključivo za električnu energiju.

No čak je i pojava prvih mlinova bila prava revolucija u tehnologiji. Naravno, danas 5 - 10 litara. s.na krilu kao da su potpuno "dječje" veličine. Međutim, u doba kada nisu postojali samo motorni skuteri, već i nekoliko stoljeća prije parnih lokomotiva, pokazalo se da je to ogromno postignuće. U XI-XIII stoljeću čovjek je dobio na raspolaganje moć koja je u prethodnom razdoblju bila nedostupna . Snabdijevanje gospodarstva električnom energijom odmah se značajno povećalo i zato je, u mnogim pogledima, u tom razdoblju postao moguć nagli porast europskog gospodarstva.

Za i protiv

Najprikladnije je usporediti vjetrenjaču s analogom vode. Struktura vode ima dugu povijest i neovisna je o promjenama vjetra. Vodene struje su mnogo stabilnije. Također možete upotrijebiti silu oseke i struje, koja je za vjetroagregat potpuno nedostupna . Te su okolnosti dovele do činjenice da je prevalencija vodenica bila višestruko veća u bilo kojoj državi srednjeg vijeka.

Sila vjetra za mljevenje žita, kao što je već spomenuto, počela se primjenjivati kasnije . Ovo je rješenje, osim toga, zahtijevalo značajne dodatne troškove. Međutim, u Nizozemskoj u 15. stoljeću, a osobito s početka 17. stoljeća, cijenjene su i druge prednosti vjetrenjača. Gurali su lance s kutljačama koji su uklanjali podzemne vode. Bez ove inovacije bilo bi nemoguće razviti značajan dio teritorija moderne Nizozemske.

Osim toga, vjetrenjača može čak stajati na suhom mjestu i ne biti vezana za vodeno tijelo.

U Nizozemskoj su vjetrenjače postale popularne iz drugog razloga .- gotovo neprestano puše zapadni vjetar koji nosi zrak iz Atlantskog oceana prema Baltičkom moru. Stoga nije bilo posebnih problema kako s orijentacijom noževa, tako i s uporabom tehnologije. U današnje vrijeme najprikladnije je uspoređivati vjetrenjače s mlinovima za vodu ne u smislu kvalitete i sposobnosti mljevenja žitarica, već u smislu prikladnosti za proizvodnju energije. Stabilnost napajanja se smanjuje, troškovi mrežne energije rastu, pa je stoga toliko važno odabrati vrstu koja vam odgovara.

Vjetroelektrane rade na gotovo beskonačnim resursima . Sve dok Zemlja ima atmosferu i Sunce obasjava planet, vjetrovi neće prestati. Takvi uređaji ne zagađuju okoliš jer, za razliku od dizelskih i benzinskih sustava, ne ispuštaju otrovne tvari. Međutim, nemoguće je vjetroelektranu nazvati potpuno ekološki prihvatljivom, jer stvara veliku buku, pa joj u brojnim zemljama čak nameću i zakonska ograničenja. Konačno, vjetrenjača ne može normalno raditi tijekom sezone migracije ptica.

U Rusiji još nema ograničenja buke ili kalendara . Ali mogu se pojaviti u bilo kojem trenutku. U svakom slučaju, vjetroelektrana - i moderna vjetrenjača i klasični mlin - ne može se nalaziti u neposrednoj blizini stanovanja. Osim toga, stvarnu učinkovitost određuje godišnje doba, doba dana, vrijeme, teren; sve to izravno utječe na protok zraka i učinkovitost njegove primjene.

Drugi nedostatak vjetroelektrane je već uočena nestabilnost vjetra. Korištenje baterija djelomično rješava ovaj problem, ali istodobno komplicira sustav i čini ga skupljim. Ponekad je potrebno i dodatno koristiti druge izvore energije . Ali vjetrenjača se brzo instalira - uzimajući u obzir pripremu mjesta, to će potrajati ne više od 10-14 dana. Za takvu instalaciju potrebno je puno prostora, posebno s obzirom na raspon noževa i prostor koji bi trebao biti slobodan iz sigurnosnih razloga.

Pregled vrste

Vjetrenjače za mljevenje brašna radile su s 1 ili 2 mlinska kamena. Okretanje prema vjetru događa se na dva načina - portalnim i bočnim . Tehnika portala znači da je cijeli mlin potpuno rotiran oko stupa od hrastovog drva. Ovaj stup je postavljen u težištu, a ne simetrično prema tijelu. Okretanje prema vjetru trošilo je mnogo energije i stoga je bilo vrlo teško.

Tradicionalno su portalni mlinovi opremljeni jednostepenim mehaničkim mjenjačem . Učinkovito je zavrnula osovinu. Bock mlin je također izrađen prema portalnoj metodi. Savršenija opcija je shema šatora (poznata i kao nizozemska). U gornjem dijelu zgrada je bila opremljena ljuljačkim okvirom koji je podupirao kotač, a bio je okrunjen četverovodnim krovom.

Zbog lagane konstrukcije okretanje prema vjetru odvija se s mnogo manje napora . Kotač za vjetar mogao je imati vrlo veliki presjek jer je bio podignut na veliku visinu. U većini slučajeva šatorski mlin bio je opremljen dvostupanjskim prijenosom. Srednja konstrukcija je od mlina tipa tobolaca. U njemu se okretni krug nalazio na visini od 0,5 tijela, važna podvrsta je drenažni mlin.

Brzina vjetrenjača u prošlosti je bila ograničena snagom prijenosnog uređaja. Ograničenja su bila povezana s drvenim zupčanicima i tarzusom. Zbog toga je nemoguće povećati koeficijent primjene energije vjetra (učinkovitost). Sami zubi i drške za njih izrađeni su prema predlošku od visokokvalitetnog suhog drva. U tu svrhu prikladno:

• akacija;
• Stablo breze;
• grab;
• brijest;
• javor.

Obod kotača glavnog vratila izrađen je od breze ili brijesta. Ploče su postavljene u dva sloja. Izvana je rub bio pažljivo obrezan u krug; vijci su korišteni za držanje žbica. Isti vijci pomogli su u zatezanju diskova. Glavna pažnja u poboljšanju dizajna posvećena je izvedbi krila.

U prilično starim mlinovima krilne su rešetke bile prekrivene platnom . No kasnije su istu funkciju uspješno izvršavale ploče. Također je utvrđeno da se smrekove daske bolje uklapaju. U početku su krila stvorena s konstantnim kutom klina oštrice, koji je varirao od 14 do 15 stupnjeva. Izrada je vrlo jednostavna, ali uzalud je potrošeno previše energije vjetra.

Korištenje zavojite oštrice omogućilo je povećanje učinkovitosti do 50% u usporedbi sa starijom verzijom . Promjenjivi klin klina na vrhu kretao se od 1 do 10, a pri dnu od 16 do 30 stupnjeva. Jedna od najmodernijih opcija je s polu-pojednostavljenim profilom. Pred kraj razdoblja šatorskih mlinova izgrađeni su gotovo isključivo od kamena. U nekim slučajevima, naravno, sustav vjetra bio je spojen na pumpu za vodu, što je omogućilo navodnjavanje zemljišta.

U najranijoj vrsti takvih građevina, poput mlinova za brašno, bilo je moguće smanjiti površinu krila djelomičnim uklanjanjem jedra ili otvaranjem roleta. Ovo rješenje omogućilo je sprječavanje oštećenja čak i pri pojačanom vjetru. No ipak je postojao problem vjetroturbine male brzine s velikim brojem lopatica ili s velikom širinom krila. Razlog je sasvim očit - to je vrlo ozbiljan, frustrirajući trenutak. Rješenje je pronašla njemačka tvrtka Kester, koja je proizvela Adler vjetar s minimalno lopatica i značajnom udaljenošću između njih; ovaj je dizajn već imao prosječnu brzinu.

Još napredniji dizajn na usisnoj strani krila opremljen je posebnim ventilima . Stoga se prilagodba dogodila automatski, što je osiguralo najveće moguće performanse. U radnom stanju, ventile je držala opruga. Sve je dizajnirano tako da zbog tih ventila, čak ni uz aktivno kretanje, nije bilo jakog otpora. Ako je zadana brzina premašena zbog centrifugalne sile, ventili su okrenuti.

Istodobno se povećao otpor protoku zraka, koristio se mnogo manje glatko i ne tako učinkovito kao obično. No normalno je bilo moguće smanjiti moment naprezanja. Tijekom 18. i 19. stoljeća vjetrenjače su se već koristile po cijelom planetu . Prestali su se izrađivati polu-zanatskim metodama, u tvornicama su počeli proizvoditi motore vjetra s više lopatica izrađene od metala. Do kraja 19. stoljeća samo je nekoliko modela bilo lišeno funkcija automatskog podešavanja torzije i krutog učvršćenja kotača u smjeru motora.

U industrijski razvijenim zemljama već su se godišnje proizvodile stotine tisuća kompleta za mlinove .… Također je započela proizvodnja poboljšanih ekonomskih modela, namijenjenih prvenstveno za proizvodnju električne energije. Snaga takvih sustava relativno je mala, obično ne prelazi 1 kW, najčešće se predviđalo da budu opremljeni kotačima s 2-3 lopatice. Spajanje na generator odvija se preko reduktora. Za skladištenje energije u takvim sustavima korištene su baterije malog i srednjeg kapaciteta.

Značajke gradnje

Za izgradnju mlina morate uzeti u obzir brojne nijanse.

Izbor sjedala

Važno je uzeti u obzir rotaciju lopatica. Stoga u blizini ne smije biti stranih zgrada i građevina. Preporučljivo je odabrati ravno područje, jer u protivnom zgrada može biti iskrivljena. Mjesto je očišćeno od sve vegetacije i drugih smetnji . Također uzimaju u obzir kako će sve izgledati izvana.

Alati i materijali

Možete čak i izgraditi vjetrenjaču od šperploče, izdržljive plastike ili metala. Nitko također ne zabranjuje njihovo kombiniranje. No, ipak, klasični pristup optimalno je usklađen s upotrebom drvene ploče, drva, šperploče. Polietilen se koristi za hidroizolaciju, a krovni materijal za krov. Zato potrebni su nam i čekići i čavli, bušilice, pile i drugi alati za gradnju drva: blanjalice, kutne brusilice, kante i četke.

Temelj

Unatoč dekorativnosti većine vjetrenjača, shema izgradnje još uvijek uključuje pripremu temelja. Kopanje rupe i izlijevanje žbuke nije obavezno. Sasvim je dovoljno koristiti izgled šipke ili trupaca . Obično je dizajn blizu trapeza. Unutarnji i vanjski okvir povezani su okomitim stupovima postavljenim pod zadnjim kutom.

Zidovi i krov

Prilikom prekrivanja konstrukcije obratite pozornost na otvore prozora i vrata. Mjesto ugradnje oštrice također je kritično . Vrata se ugrađuju s pomoćnim zatvaračima. Grede s lopaticama mogu se ojačati šipkom. Tapeciranje je moguće bilo kojim materijalom koji osigurava hermetički zatvorenu površinu, a najšarenije je drvo.

Oblik krova odabire se pojedinačno . Glatka i ravna pokrivenost nije gora od postavljenog kuta. Sloj krovnog materijala osigurat će dovoljnu hidroizolaciju. Prednji krov dobiva se pomoću ploča ili šperploče. Nema potrebe koristiti više ukrasnih završnih obrada.

Ugradnja generatora vjetra

Mlin treba postaviti na suho, pripremljeno područje. Sidra se koriste po potrebi kako bi se osigurala krutost sidrišta. Obavezno provjerite zakone i propise kako ne biste imali problema. U svakom slučaju slijede se i preporuke za električnu sigurnost i uzemljenje . Generator je potrebno spojiti žicama određenog presjeka i u "uličnu" izolaciju.

Najpoznatiji stari mlinovi

Mlinovi na Rodosu, koji se nalaze u blizini luke Mandrnaki, vrlo su dugo drobili žito koje je morskim putem isporučeno izravno u luku. U početku ih je bilo 13, prema drugim izvorima - 14. No samo su 3 preživjela do našeg vremena i sačuvana su kao spomenici. Na otoku Öland situacija je približno ista - umjesto 2000 mlinova preživjelo je samo 355 . Rastavljeni su početkom prošlog stoljeća, jer je nestala potreba, na sreću, preživjele su najljepše građevine.

Također vrijedi napomenuti:

Zaanse Schans (sjeverno od Amsterdama)

mlinovi otoka Mikonos

grad Consuegra

mrežu mlina Kinderdijk