풍차 : 정의, 개요, 유형

 

풍차란?

풍차란 회전하는 샤프트에 장착된 돛을 통해 바람의 에너지를 두드리는 장치입니다. 돛은 비스듬히 장착되어 있거나 약간의 비틀림을 주어 바람에 대한 힘의 힘이 두 가지 구성 요소로 나뉘며, 그 중 하나는 돛의 평면에서 회전을 부여합니다.

바람의 힘은 먼저 리프팅을 이해하고 돛을 통해 바람의 힘을 사용할 수있는 선원에 의해 사용되었습니다. 이 지식은 고대 페르시아와 중국이 곡물과 펌핑 물을 분쇄하는 데 사용하는 최초의 수직 축 풍차의 개발로 이어졌습니다.

풍차는 재생 가능 에너지로 실행되며 환경을 오염시킬 수 있는 배출이 없기 때문에 환경 친화적인 기계입니다.

 

풍차의 역사

가장 초기에 알려진 풍력 발전 곡물 공장과 물 펌프는 AD 500-900에 페르시아인과 AD 1200에서 중국인에 의해 사용되었습니다. 미국 최초의 풍차는 1854년 코네티컷의 한 기계 공장에서 풍차를 발명하기 시작한 다니엘 할라데이(Daniel Halladay)가 설계했습니다.

풍력 에너지는 범선의 발명을 시작으로 수천 년 동안 사용되어 왔으며 풍력 에너지 사용의 첫 번째이자 가장 명백한 예입니다.

풍차는 서쪽 국경확장의 농장과 목장에 물을 펌핑하는 데 큰 성공을 거두었기 때문에 할라데이는 일리노이로 사업을 옮겼습니다.

또한, 풍차는 초기 증기 구동 엔진을 실행하기 위해 물이 필요했기 때문에 철도 확장에 핵심적인 역할을 했습니다.

 

풍차의 작동원리

풍차는 풍력 터빈을 사용하여 전기를 만드는 간단한 원리를 사용합니다. 바람은 발전기를 회전시키는 로터 주위의 터빈의 프로펠러 모양의 블레이드를 회전하여 전기를 만듭니다.

태양에 의해 대기의 고르지 않은 온난화, 지구의 회전과 지구 표면의 불규칙성에 의해 발생하는 바람. 바람의 흐름 패턴은 장소마다 다르며 물, 식물 및 지형의 차이로 변경됩니다.

현대 풍력 터빈이 처음 건설되었을 때 다양한 옵션을 시도했습니다. 오늘날 보편적인 기계화 원칙은 샤프트에 연결된 로터 주위에 배치 된 세 개의 블레이드로 터빈을 작동하는 것으로 구성됩니다.

여러 가지 변형, 두 개의 블레이드, 심지어 하나의 블레이드가 시도되었습니다. 그러나 세 개의 블레이드가 가장 잘 작동합니다.

이름에서 알 수 있듯이, 풍차의 유일한 에너지원은 바람에서 파생됩니다. 바람이 칼날을 돌리면 샤프트가 회전하여 발전기가 전기를 생산합니다.

이 블레이드는 발전기에 연결되며 때로는 기어 박스를 통해 직접 연결됩니다. 두 경우 모두 발전기는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환합니다.

대부분의 현대 터빈은 시계 방향으로 회전합니다. 풍속에 따라 대부분의 현대 터빈은 초당 4미터의 속도로 최대 15MP까지 주행할 수 있습니다.

많은 녹색 에너지 옹호자와 비정부 기구는 풍력 발전기 프로세스를 환경 지속 가능성 이니셔티브와 밀접하게 연관시키는 풍력 발전기 프로세스를 보다 간결하게 설명합니다.

터빈의 블레이드가 터빈 상단의 상자에 있는 샤프트를 회전하자마자 기어 모드가 구동되고 더 빠른 속도가 출력됩니다. 터빈의 변압기는 전기를 분배하는 데 적합한 전압으로 변환합니다.

 

풍차의 구성

로터 블레이드

풍력 터빈의 로터 블레이드는 비행기 날개와 동일한 원리로 작동합니다. 블레이드의 한쪽은 곡선이 되고 다른 쪽은 평평하고 바람이 불면 리프트와 회전이 발생하여 로터가 회전합니다. 대부분의 터빈에는 2개 또는 3개의 블레이드가 있는데 블레이드는 공기에 의해 "밀려"압력 차이를 균등화하여 블레이드가 회전합니다.

나셀

나셀에는 기어 세트와 발전기가 포함되어 있습니다. 타워에 안착되는 기어 박스, 저고속 샤프트, 발전기, 스티어링 및 브레이크가 포함되어 있습니다. 일부 nacelle는 헬리콥터가 착륙 할 수 있을 만큼 큽니다. 기어는 비교적 느린 블레이드 회전을 약 1,500rpm의 발전기 속도로 변환합니다. 그런 다음 발전기는 블레이드에서 회전 에너지를 전기 에너지로 변환합니다.

타워

블레이드와 나셀은 타워에 장착됩니다. 이것은 강관, 콘크리트 또는 강철 메쉬로 구성되어 있으며 터빈의 건설을 지원합니다. 고도에 따라 풍속이 증가함에 따라 타워가 높은 터빈은 더 많은 에너지를 흡수하고 더 많은 전기를 생성할 수 있습니다.

부적계

풍속을 측정하고 풍속 데이터를 컨트롤러에 전송합니다.

 

풍력터빈의 종류

1. 수직 축 터빈

초기 개발 단계에서 수직 축 풍차는 매우 인기가 있었고 광범위하게 사용되었으며 블레이드가 지면에 수직이 될 정도로 디자인되어 있습니다. 이러한 수직 축 풍차는 나중에 비효율적으로 인해 수평 축 풍차로 대체합니다. 이러한 수직 축 터빈은 주로 곡물 을 연삭 하거나 물을 펌핑하는데 사용 되었습니다.

 

2. 수평 축 터빈

수평 축 풍차는 효율성과 생산성으로 인해 많은 관심을 받았습니다. 수평 축 터빈은 더 많은 바람을 활용하고 바람 흐름에 따라 방향이 변경되는 탄력적인 디자인으로 알려져 있습니다.

 

풍차의 종류

풍차의 종류로는 네 가지가 있으며 아래와 같습니다.

1. 포스트 밀

포스트 밀은 바람을 잡기 위해 피벗하는 게시물에 의해 지원되는 풍차입니다. 그것은 유럽 풍차의 초기 유형입니다. 그 결정적인 특징은 기계가 있는 밀의 전신이 하나의 수직 기둥에 장착되어 있으며, 그 주변에 돛을 바람에 몰아넣을 수 있다는 것입니다.

포스트 밀의 많은 유형이 있는데 침몰 포스트 밀, 오픈 레슬 포스트 밀, 라운드 하우스와 포스트 밀, 중공 포스트 밀, 컴포지트 포스트 밀, 팔트로크 포스트 밀이 있습니다.

 

2. 스모크 밀

스모크 밀은 경사진, 수평풍화, 초가, 또는 벗겨진 타워로 구성된 풍차의 일종으로, 보통 6~8면입니다.

스모크 밀은 나무로 만들어졌으며 종종 벽돌 바닥에 앉아 있으며 몸이 타워 밀처럼 회전하지 않는다는 점에서 포스트 밀과 다른 점입니다,

 

3. 타워 밀

타워 밀은 나무 "캡"또는 지붕이 앉아있는 벽돌 또는 석조 타워로 구성된 수직 풍차의 일종으로, 캡만 회전하여 돛이 바람을 들여다 볼 수 있습니다.

타워 밀은 영국 그레이터 맨체스터 주 두키인필드에 있는 면 공장입니다. 1885년 포츠, 픽업 앤 딕슨이 설계했으며, 1955년 면공장으로 사용을 중단하고 1점 계획에 따라 작은 단위로 분해될 때까지 노새와 회전 프레임을 사용하여 면화를 회전시켰습니다.

심지어 공장을 고급 아파트로 개조하기로 결정했지만 2007년 08월 경기 침체로 이 계획은 포기되었습니다.

 

4. 팬 밀

일반적으로 팬 밀은 일회용 소형 풍차 디자인입니다. 팬 밀은 4~20개의 블레이드를 가지고 있으며 주로 물을 펌핑하는 데 사용합니다.

(좌) 포스트 밀 / (중) 타워 밀 / (우) 팬 밀