는 AS 바람 불면, 그래서 너무 풍차의 날개 수행 풍력 터빈 . 이 거대한 베인 기계는 약 1,000 년 이상 사용되어 왔으며 기원 800 년경 페르시아 에서 최초의 풍차가 나타났습니다.
이 초기 풍차는 이름에서 알 수있는 것과 정확히 같은 용도로 사용되었습니다. 바람에 의해 움직이는 제 분소였습니다. 바람은 풍차의 날개 또는 블레이드를 회전시켜 중앙 축을 회전시킨 다음 일반적으로 크고 평평한 돌로 만든 곡물 공장을 회전시켜 밀가루 및 기타 곡물 제품을 생산합니다. 이 풍차는 도시와 집에 물을 펌핑하는 또 다른 중요한 목적으로도 사용되었습니다. 곡물 공장을 회전시키는 대신 풍차의 회전을 사용하여 펌프를 구동 할 수 있습니다.
풍차는 오랫동안 사용되어 왔지만 풍력 터빈은 미국에서 전기 생산을 위해 만들어진 최초의 풍력 터빈이 발명가 인 Charles Brush가 오하이오에있는 그의 저택에 전기를 만들기 위해 건설 한 약 1888 년 이후로만 사용되었습니다 . 풍력 터빈은 단순히 회전하는 에너지를 제 분소를 돌리거나 물을 펌핑하는 것과 같은 더 기계적인 작업으로 변환하는 것이 아니라 블레이드 회전을 통해 전기를 생성하는 데 사용됩니다.
Unprofessional Engineering 팟 캐스트 의 엔지니어이자 수상 경력에 빛나는 호스트 인 James Herzing은 "미국의 풍력 터빈은 높이가 약 85 미터 인 반면, 구형 풍차는 일반적으로 80 피트 (24 미터)를 넘지 않습니다."라고 말합니다. , 이메일 인터뷰에서. "돛이나 날의 크기는 또 다른 큰 차이입니다. 풍차는 전통적으로 바퀴 지름으로 측정되며, 날을 가로 질러 8 피트가 측정되는 8 피트 (2 미터) 풍차를 보는 것은 드문 일이 아닙니다. 반면에 터빈은 30 미터 (100 피트)가 훨씬 넘는 단일 블레이드를 가질 수 있습니다. "
풍차의 작동 원리
풍차는 문명에 가장 오래되고 가장 중요한 기계 중 일부이며 일반적으로 물을 펌핑하거나 곡물을 분쇄하는 데 사용되지만 훨씬 새로운 풍력 터빈 기술과는 다른 기능적 차이가 있습니다.
풍차의 날은지면에 가깝기 때문에지면 근처의 기류를 이용하여 회전해야합니다. 풍류는 일반적으로 대기가 더 높은 곳보다 지구 표면 근처에 적기 때문에 풍차는 가능한 한 많은 바람 을 잡으 려면 더 큰 블레이드를 가져야 합니다.
풍차는 서기 800 년경부터 사용되어 왔지만 1800 년대 중반에 널리 퍼졌습니다. 1850 년 이후 수십 년 동안 산업 혁명에 의해 촉발 된 6 백만 개 이상의 기계식 풍차 가 미국에만 설치되어 펌프 및 공장에 동력을 공급하고 기타 에너지 수요를 충족 시켰습니다.
이러한 인기는 풍차가 기계적 에너지 생성기로서의 단순성에 기인합니다. 바람개비가 많은 풍차를 올려 놓기 만하면 무료 기계 에너지 원에 빠르게 접근 할 수 있습니다. 블레이드의 회전을 통해 그 회전 에너지는 기어링을 통해 기계를 구동하는 데 사용되거나 간단한 물 흡입 막대 펌프로 땅에서 물을 밀고 당기는 데 사용될 수 있습니다 .
풍차가 현대 산업 전반에 널리 보급됨에 따라 또 다른 발명품 인 발전기도 개발 및 개선되었습니다.
바람이 불 때만 풍차를 사용할 수있는 것이 아니라 발전기를 통해 회전 에너지를 전기로 변환하여 저장할 수 있습니다. 따라서 풍력 터빈의 개발은 풍력 에너지 활용 장치를 완성하는 다음 단계였습니다.
풍력 터빈의 작동 원리
더 강한 기류를 포착하기 위해 풍력 터빈은 풍차보다 하늘로 수백 피트 높이에 도달합니다. 그것은 풍차와 동일한 기능적 원리를 사용합니다 – 바람을 회전 에너지로 바꾸는 것 – 그러나 다음에하는 일은 다릅니다. 풍력 터빈에는 내부에 발전기가 있으며 일반적으로 회전 날개 막대에 직접 연결됩니다. 발전기를 회전 시키면 전류가 생성되어 배터리를 충전하거나 그리드에 공급하거나 전자 장치를 직접 구동하는 데 사용할 수 있습니다. 이것이 어떻게 작동하는지 이해하는 가장 좋은 방법은 모터를 고려하는 것입니다 하지만 반대로, . 전기 모터는 전기를 사용하여 동작을 생성하는 반면 풍력 터빈은 동작을 사용하여 전기를 생성합니다.
보다 구체적으로, 풍력 터빈의 블레이드는 바람의 운동 에너지 (운동에 의해 생성 된 에너지)를 포착하여이를 회전 에너지로 변환합니다. 이 회전 에너지는 발전기의 속도를 높이기 위해 일련의 기어를 통해 공급됩니다.
이 터빈은 일반적으로 시속 5 ~ 10 마일 (시속 8 ~ 16km)의 풍속에서 에너지를 생산하기 시작하고 60mph (96kph) 근처의 고속에서 차단되므로 오작동하거나 스스로 손상되지 않습니다. 미국 풍력 에너지 협회 .
풍력 터빈은 전기를 생산하지만 기술적으로 풍차만큼 효율적이지 않습니다. 풍력 터빈의 최대 효율은 59 % 로 Betz 한계라고합니다. 이는 바람의 에너지를 모두 활용할 수없고 회전 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 데 비효율적이기 때문입니다.
고대 기술에서 미래 에너지로
비효율성에도 불구하고 풍력 터빈은 미래의 풍력 발전 및 전기 생성 방식입니다. James는 "풍력 터빈은 탄소 연료에 대한 의존도를 줄이고 궁극적으로 제거하는 데 필수적인 부분으로 간주됩니다. 일반적인 풍력 프로젝트는 탄소 발자국을 6 개월 이내에 회수하여 수십 년간 무공해 에너지를 제공합니다. , 스코틀랜드와 같은 일부 국가는 이미 두 개의 스코틀랜드에 연료를 공급할 수있는 충분한 전력을 생산할 수있을만큼 풍력 에너지에 충분히 투자했습니다! "
2018 년에 풍력 은 전 세계 전기의 약 5 %를 생산하여 수력에 이어 두 번째로 큰 재생 에너지 원이되었습니다. 풍차가 초기 페르시아와 중국 문명의 기계적 백본으로 처음 사용 된 것부터 오늘날의 거대한 풍력 터빈에 이르기까지 기본 기술은 여기에 있습니다.
이제 흥미 롭 네요
풍력 터빈은 각운동량을 일정하게 유지하기 위해 블레이드 가 3 개 뿐입니다 . 세 개의 블레이드를 사용하면 하나가 위쪽을 가리키고 두 개의 블레이드가 비스듬히 아래쪽을 향하면 힘이 완벽하게 균형을 이룹니다. 풍력 터빈에 3 개 이상의 블레이드가있는 경우 불안정하거나 너무 무거워서 효율적으로 사용할 수 없습니다.
