Регулювання потужності вітрової турбіни спеціальної конструкції шляхом зміни довжини лопатей

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.310514

Ключові слова:

вітрогенератор, вітроколеса, довжина лопатей, критична швидкість, безпека турбіни

Анотація

Об’єктом дослідження є модель вітрогенератора з висувними лопатями. Ця модель дозволяє регулювати радіус гвинта турбіни, висуваючи або втягуючи лопаті, створюючи основу для визначення впливу радіуса лопаті на продуктивність турбіни.

Основна проблема, яка розглядається в цьому дослідженні, полягає в тому, щоб визначити, як зміни в радіусі шнека, досягнуті зміною довжини лопаті, впливають на продуктивність вітряної турбіни, зокрема на її електричну потужність (напругу та струм) і швидкість обертання за постійних умов вітру.

Результати експерименту показали, що коли лопаті турбіни повністю висунуті (R1), вітряна турбіна генерує вищу напругу та струм порівняно з тим, коли лопаті втягнуті (R2). Це підтверджує, що на електричну потужність турбіни суттєво впливає радіус гвинта.

Ці результати пояснюються аеродинамічними принципами роботи вітрових турбін. Збільшений радіус гвинта дозволяє лопатям турбіни вловлювати більше енергії вітру, що призводить до збільшення сили, що прикладається до лопатей, таким чином збільшуючи швидкість обертання та кількість виробленої електричної енергії. Лінійне співвідношення між радіусом гвинта та продуктивністю турбіни було підсумовано для спрощення аналізу, хоча фактичне співвідношення може бути складнішим.

Його знаходження може бути практично застосоване при проектуванні та експлуатації вітрових турбін. Турбіни з регульованою довжиною столових лопатей можуть оптимізувати продуктивність за різних умов вітру, максимізуючи ефективність і вихідну потужність. Ці результати особливо корисні в середовищах, де швидкість вітру змінна, оскільки сканування турбіни регулює радіус лопаті для підтримки оптимальної продуктивності. Дослідження припускає постійні умови вітру та рівномірний потік повітря для того, щоб результати були точними, тому ці умови слід враховувати під час впровадження результатів у сценарії реального світу

Біографії авторів

Pyotr Antipov, QSM Resources LLP

Master of Technical Sciences, Electrical Engineer

Sultanbek Issenov, S.Seifullin Kazakh Agrotechnical Research University

PhD, Associate Professor, Dean of Energy Faculty

Marat Koshumbayev, S.Seifullin Kazakh Agrotechnical Research University

Doctor of Technical Sciences, academician of MAI at the UN

Department of Thermal Power Engineering

Marat Auelbek, S.Seifullin Kazakh Agrotechnical Research University

PhD, Senior Lecturer

Department of Energy

Gulim Nurmaganbetova, S.Seifullin Kazakh Agrotechnical Research University

PhD, Senior Lecturer

Department of Energy

Dauren Issabekov, Toraighyrov University

PhD, Postdoctoral Fellow

Department of Electrical Power Engineering

Посилання

  1. Astanto, I., Arifin, F., Bow, Y., Sirajuddin. (2022). Study of Effect Changing the Blade Shape and Lift Angles on Horizontal Wind Turbine. International Journal of Research in Vocational Studies (IJRVOCAS), 2 (1), 33–37. https://doi.org/10.53893/ijrvocas.v2i1.92
  2. Chen, J., Yin, F., Li, X., Ye, Z., Tang, W., Shen, X., Guo, X. (2022). Unsteady aerodynamic modelling for dual-rotor wind turbines with lifting surface method and free wake model. Journal of Physics: Conference Series, 2265 (4), 042055. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2265/4/042055
  3. Koehuan, V. A., Sugiyono, Kamal, S. (2017). Investigation of Counter-Rotating Wind Turbine Performance using Computational Fluid Dynamics Simulation. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 267, 012034. https://doi.org/10.1088/1757-899x/267/1/012034
  4. Kubo, K., Kanemoto, T. (2011). Performances and acoustic noise of intelligent wind power unit. Renewable Energy and Power Quality Journal, 760–765. https://doi.org/10.24084/repqj09.445
  5. Kubo, K., Kanemoto, T. (2008). Development of Intelligent Wind Turbine Unit with Tandem Wind Rotors and Double Rotational Armatures (2nd Report, Characteristics of tandem wind rotors). Journal of Fluid Science and Technology, 3 (3), 370–378. https://doi.org/10.1299/jfst.3.370
  6. Maduka, M., Li, C. W. (2022). Experimental evaluation of power performance and wake characteristics of twin flanged duct turbines in tandem under bi-directional tidal flows. Renewable Energy, 199, 1543–1567. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.09.067
  7. Mucsi, V., Ayub, A. S., Muhammad-Sukki, F., Zulkipli, M., Muhtazaruddin, M. N., Mohd Saudi, A. S., Ardila-Rey, J. A. (2020). Lightning Protection Methods for Wind Turbine Blades: An Alternative Approach. Applied Sciences, 10 (6), 2130. https://doi.org/10.3390/app10062130
  8. Valaker, E. A., Armada, S., Wilson, S. (2015). Droplet Erosion Protection Coatings for Offshore Wind Turbine Blades. Energy Procedia, 80, 263–275. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.11.430
  9. Mishnaevsky, L., Tempelis, A., Kuthe, N., Mahajan, P. (2023). Recent developments in the protection of wind turbine blades against leading edge erosion: Materials solutions and predictive modelling. Renewable Energy, 215, 118966. https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.118966
  10. Finnegan, W., Dasan Keeryadath, P., Ó Coistealbha, R., Flanagan, T., Flanagan, M., Goggins, J. (2020). Development of a numerical model of a novel leading edge protection component for wind turbine blades. Wind Energy Science, 5 (4), 1567–1577. https://doi.org/10.5194/wes-5-1567-2020
  11. Chetan, M., Yao, S., Griffith, D. T. (2022). Flutter behavior of highly flexible blades for two- and three-bladed wind turbines. Wind Energy Science, 7 (4), 1731–1751. https://doi.org/10.5194/wes-7-1731-2022
  12. Schubel, P. J., Crossley, R. J. (2012). Wind Turbine Blade Design Review. Wind Engineering, 36 (4), 365–388. https://doi.org/10.1260/0309-524x.36.4.365
  13. Fukami, K. (2013). Pat. No. US9581134B2. Wind turbine blade and manufacturing method thereof. Available at: https://patents.google.com/patent/US9581134B2/en
  14. Wang, G., Petitjean, B. P. A., Drobietz, R. (2019). Pat. No. EP3553307B1. Serrated noise reducer for a wind turbine rotor blade. Available at: https://patents.google.com/patent/EP3553307B1/en
  15. Pat. No. CN109690072B. Wind turbine rotor blade (2017). Available at: https://patents.google.com/patent/CN109690072B/en
  16. Barber, G. L. (2010). Pat. No. US20100266412A1. Wind turbine. Available at: https://patents.google.com/patent/US20100266412A1/en?oq=Pat.+N+US2010%2f0266412A1.+Wind+turbine
  17. Burton, T., Jenkins, N., Sharpe, D., Bossanyi, E. (2011). Wind Energy Handbook. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9781119992714
  18. Issenov, S., Antipov, P., Koshumbayev, M., Issabekov, D. (2024). Development of a wind turbine with two multidirectional wind wheels. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (8 (127)), 47–57. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.299128
  19. Issabekov, D., Issenov, S. (2024). Alternative Resource-Saving Current Protections for Electric Motors. 2024 International Russian Smart Industry Conference (SmartIndustryCon). https://doi.org/10.1109/smartindustrycon61328.2024.10515681
  20. Ohya, Y., Karasudani, T., Sakurai, A., Abe, K., Inoue, M. (2008). Development of a shrouded wind turbine with a flanged diffuser. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 96 (5), 524–539. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2008.01.006
  21. Ang, T.-Z., Salem, M., Kamarol, M., Das, H. S., Nazari, M. A., Prabaharan, N. (2022). A comprehensive study of renewable energy sources: Classifications, challenges and suggestions. Energy Strategy Reviews, 43, 100939. https://doi.org/10.1016/j.esr.2022.100939
  22. Pfeiffer, B., Mulder, P. (2013). Explaining the diffusion of renewable energy technology in developing countries. Energy Economics, 40, 285–296. https://doi.org/10.1016/j.eneco.2013.07.005
  23. Samadi, S. (2018). The experience curve theory and its application in the field of electricity generation technologies – A literature review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 2346–2364. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.08.077
Регулювання потужності вітрової турбіни спеціальної конструкції шляхом зміни довжини лопатей

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-08-28

Як цитувати

Antipov, P., Issenov, S., Koshumbayev, M., Auelbek, M., Nurmaganbetova, G., & Issabekov, D. (2024). Регулювання потужності вітрової турбіни спеціальної конструкції шляхом зміни довжини лопатей. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(8 (130), 31–41. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.310514

Номер

Том 4 № 8 (130) (2024): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Pyotr Antipov, Sultanbek Issenov, Marat Koshumbayev, Marat Auelbek, Gulim Nurmaganbetova, Dauren Issabekov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.