5.Сур. Карусель типті жел двигателі.

Жел дөңгелегі мен жел каруселін қолданатын жел двигательдері (карусель типті двигатель, сур.қар.) жер құралдарына қойылады. 1714 жылдың өзінде француз Дю Квит суда орын ауыстыру қозғалтқышы ретінде жел двигателін қолдануды ұсынды. Треногта орналасқан бескүрекшелі жел дөңгелегі гребтік дөңгелекті қозғалтқышка келтіруі керек. Бұл идея сол күйі қағаз бетінде қалып қойды, алайда произвольді бағыттағы жел судноны кез келген бағытта қозғалта алатыны түсінікті еді.

20 ғасыр басында аулы винттер мен жел дөңгелектеріне қызығушылық желді тек мүмкін болатын жерде қолданудан да арта түсті. Алғашқы кезде жел құралдарының көбі ауыл шаруашылығында қолданды. Ресейде өткен ғасыр басында жалпы қуаттылығы 2500 мың желдеткіш орнатылды. 1917 жылдан кейін диірмендер иесіз қалып, уақыт өткен сайын бұзыла бастады. Енді жел энергиясын ғылыми және мемлекеттік негізде қолдануға шаралар қолданды. 1931 жылы Ялта маңында сол уақыттағы қуаттылығы 100кВт желэнергетикалық құрал, кейінірек 5000 кВт-қа агрегат проектісі жасалды. Бірақ оны іске асыру мүмкін болмады, өйткені осы проблемамен айналысқан желэнергеикасы Институы жабылған болатын.

Бұл жағдай жергіліктілердің мәселесі болмады, өйткені дүниежүзілік тенденция осындай болған еді. АҚШ-та 1940 жылы қуаттылығы 1250 кВт желагрегат тұрғызылды. Соғыс аяғында оның бір күрекшесі зақым алды, бұны тіпті экономист есептегштер де көңіл бөлмеді, ол әдеттегі дизельді электростанциядан тиімді еді. Бұл құралды арғы қарай зерттеу тоқтатыды, ал оның жасаушысы мен иесі П.Путнэм өзінің қайғылы тәжірбиесін осы күнге дейін актуалділігін жоғалтпаған «Энергия ветра» деген құнды кітапта қалдырған.

Жел энергиясын ірі масштабты энергетикада қолданудағы сәтсіз болған тәжірбиелер қырықыншы жылдарда кездейсоқ болған жоқ. Мұнай салыстырмалы түрде арзан болып қалды, ірі жылу электр станцияларына капитальді кіріс бірден түсіп кетті, төмен баға мен экологиялық тазалықты кепілдік еткен гидроэнергиясын қолдану . жел энергиларының ең кемшілігі болып уақыт бойынша өзгеруі, бірақ оны желагрегаттардың орналасу есебінен реттеуге болады. Егер толық автономия шартында ондаған ірі жел агрегаттарды біріктірсе, олардың орташа қуаттылығы тұрақты болады. Басқа энергия көздерінің болуынан желгенераторлар оларды толықтай түседі. Және соңғысы желдвигательден үздіксіз механикалық энергия аламыз. ЖЕЛ, глобальді желдер

Глобальді желдерге пассат пен шығыс желдер жатады.

Пасаттар жердің экваторлы бөлігінің қызуынан пайда болады. Солтүстік пен оңтүстік ауа массаларын қамтып, қыздырылған ауа жоғары көтеріледі. Жердің айналуы ауа ағынына кедергі келтіреді. Нәтижесінде жыл бойы солтүстік жартышарда күші тұрақты солтүстік-шығыс пассат, оңтүстікте- оңтүстік-шығыс пассат соғып тұрады. Пассаттар экватор маңында 25 30° аралықта сәйкесінше солтүстік пен оңтүстік ендікте соғады. Солтүстік жартышарда пассат мұхит бетінің 11% ұстайды, ал оңтүстікте 20%. Пассатты жел күші 2,3 балды құрайды. Бофорт шкаласы бойынша жел күші (балл) жел құралына әсері мен жұмыс істеу шарты кестеде көрсетілген.солтүстік жел жыл бойы солтүстіктен шығысқа 40-тан 60° оңтүстік ендікте, Антрактиданың дрейфтік мұзшықтарының айналасында соғады. Бұл ең күшті тұрақты жел. Оның күші 8-10 баллға дейін жетіп, 5 баллдан төмен аз болады. Материк тереңдігінде желдің тұрақты бағыты жоқ. Жылдың әр мезгілінде құрғақ жерлер әр түрлі қызатын болғандықтан тек жел бағыты сезонын ғана айтуға болады. Сондай-ақ, әр биіктікте жел әртүрлі болады, 50 метрге дейінгі биіктікте «рыскающие» ағындар тән.

Жергілікті желдер

Ең алғаш жергілікті жел қолданды. Оған бриз кіреді. Бриз [фр. brise] –таза жел.) Бриздер– температураның тәуліктік тербелісімен болатын материк жағалауы мен үлкен құрлықтарды қамтитын жеңіл желдер. Оның периодтлығы күндіз және түнде құрлық мен көлдің температурасына байланысты. Күндіз құрлық көлден қарағанда тез және жылдам қызады. Жылы ауа жағалау бойымен көтеріліп, ал оның орнына көлдік бриз деп аталатын көлден салқын ауа келуге тырысады. Түнде көлден қарағанда жағалау тез және күшті суйды, сондықтан жылы ауа көлден көтеріледі, ал оны суық ауа- жағалау бризі алмастырады.

Екінші тұрақты соғатын желдер муссондар болып табылады. ( Муссон араб. Маусым- жыл мезгілі). Қыста муссон құрлықтан көлге қарай соғады. Бұл желер Үнді мұхитында соғады және материк пен мұхиттың сезондық өзгеруіне байланысты. Жазда күн сәулесі құрлықты тез қыздырады және жел көлден құрлықа соғады. Қыста муссон құрлықтан көлге соғады. Жердің айналуы муссонды оңға бұратын Кориолис күші пайда болады. Сондықтан жазда оңтүстік-шығыс, ал қыста солтүстікшығыс муссондар соғады. Муссондар үдкен күшке жетіп, Үнді мұхтиында сәйкесінше жергілігті жел болады.

Қозғалу принципі.

Желдвигательдің принципі тек біреу: желдің күшімен генератор валына редуктор арқылы айналғыш моментті беріп күрекшелі желдөңгелегі айналады. Желдөңгелегінің үлкен диаметрі көбірек ауа ағынын ұстайды, яғни агрегат көбірек энергия алады. 7.9 сур. Қанатты жел двигателі.

Горизонтальдық осьпен айналумен (7.9-сурет) жел диірменінің дәстүрлі құрастыруы аз мөлшерді және қуаттылықты агрегаттар үшін тиімді болып табылады.Лопастьтың кең өріс алуында мұндай құрастыру нәтижесіз болып табылады,яғни әр түрлі биіктікте жел әр жаққа соғады.Сонымен қатар, жоғары жылдамдықпен қозғалған ірі қондырғының лопастьтың соңы дауылға әкеліп соқтырады..Дегенмен, жел энергиясының қолдану жолындағы ең басты кедергі тиімді агрегаттың қуаттылығы көп емес болып табылады және оның пайдалануына кеткен шығын үлесі айтарлықтай болып келеді.Қорытындысында өзіндік құнының энергиясы жел диірменіне горизонтальдық осьпен дәстүрлі энергия көзіне нағыз конкуренцияны көрсетуге мүмкіндік бермейді.Боинг фирмасының болжамы бойынша келер жүзжылдықта – қанатты жел қозғалтқыштық лопастьтың ұзындығы 60 метрден аспайды,яғни 7МГВт қуатты дәстүрлі жел агрегатты құрастыруға мүмкіндік береді.Қазіргі кезде олардың ішіндегі ең ірісі – екі есе “әлсіздеу ”. Үлкен жел энергетикасында тек массалық құрылыс кезінде киловатт- сағаттың бағасы 10 центке дейін төмендетіледі деп есептеуге болады.Аз қуатты агрегаттар басқаларға қарағанда шамамен үш есе өндіре алады.

Жел қозғалтқышының типтері

Жел қозғалтқышының типтерінің көбісі ежелден белгілі.Жел агрегаттарының негізгі түрлері 7.10 – суретте көрсетілген.Олар екі топқа бөлінеді:

1.Горизонтальды осьпен айналу жел қозғалтқыштары (қанатты) (2-5);

2.Вертикальді осьпен айналу жел қозғалтқышы (карусельді:лопастьты (1) және ортогональды (6));

Жел агрегаты деп аталатын генератордың валының механикалық қуаты келесі қатынаспен анықталады:

(7.14) мұндағы u0-жел жылдамдығы, Ср-желді қолдану коэффициенті,ρ – ауа тығыздығы.

Қанатты

Қанатты жел қозғалтқышының типтері лопасть санымен және бағдар түрімен ажыратылады.Қанатты жел қозғалтқыштар үшін айналу осінің автоматтық қиылысына құрылғы қажет етіледі.Осы мақсатпен қанат- стабилизатор жиі қолданылады