Všetko o veterných mlynoch

Vedieť všetko o veterných mlynoch, čo to je a ako fungujú, je potrebné nielen z nečinného záujmu. Zariadenie a popis čepelí nie je všetko, musíte pochopiť, na čo sú mlyny. Stačí povedať o veterných mlynoch a ich stavbe na elektrinu, o inej ekonomickej hodnote.

Mlyny vznikli v čase, keď sa začalo masové pestovanie pšenice a iných obilnín. Ale nemohli okamžite použiť silu vetra na otočenie konštrukcie. V dávnych dobách otáčali kolesá otroci alebo ťažné zvieratá. Neskôr začali vytvárať vodné mlyny. A napokon, už tu bola veterná konštrukcia.

Napriek zdanlivej jednoduchosti je v skutočnosti naopak veľmi zložitý. Vytvoriť takýto produkt bolo možné iba pri zohľadnení zaťaženia vetrom a pri správnom výbere trvania mechanizmu pre konkrétnu úlohu. A tieto úlohy boli veľmi rôznorodé – aj rúbanie dreva, aj čerpanie vody. Najstaršie modely - "kozy" - boli postavené rovnakým spôsobom ako drevený dom.

Potom sa objavili takzvané stanové mlyny, ktoré majú pevné telo, otáča sa len vrch s hlavným hriadeľom.

Takéto modely sú schopné poháňať 2 mlynské kamene, a preto sa vyznačujú zvýšenou produktivitou. Uvažovalo sa o mlyne, čo je typické, nie len úžitkové náradie. Veľký význam sa jej pripisoval v mýtoch, legendách a rozprávkach. Neboli krajiny, kde by takéto myšlienky chýbali. Motívy mýtov boli rôzne: ľudia uväznení pri stavbe nadácie, duchovia žijúci v mlyne, skryté poklady, tajomné podzemné chodby a pod.

Veterný mlyn funguje, pretože prúdy vzduchu pôsobia na lopatky a uvádzajú ich do pohybu. Tento impulz ide do prenosového zariadenia a cez neho do skutočnej pracovnej časti mlyna. V starších modeloch boli lopatky zväčšené na niekoľko metrov. Iba týmto spôsobom bolo možné zväčšiť oblasť kontaktu so vzdušnými prúdmi. Hodnota sa volí v súlade s hlavnou funkciou a požadovaným výkonom.

Ak je mlyn navrhnutý s najväčšími čepeľami, potom môže mlieť múku. Toto je jediné riešenie, ktoré zaisťuje efektívne skrúcanie ťažkých mlynských kameňov. Dizajnové vylepšenia umožnil vývoj aerodynamických konceptov. Moderný technologický vývoj umožňuje poskytnúť dobrý výsledok aj pri relatívne skromnej ploche kontaktu s vetrom.

Bezprostredne za lopatkami v okruhu sa nachádza prevodovka alebo iný prevodový mechanizmus. V niektorých modeloch sa ukázalo, že ide o hriadeľ, na ktorom boli namontované čepele. Druhý koniec hriadeľa bol vybavený nástrojom (jednotkou), ktorý vykonával prácu. Od tohto dizajnu sa však aj napriek svojej jednoduchosti postupne upustilo.

Verzia s prevodovkou sa ukázala byť oveľa efektívnejšia a elegantnejšia. Prevodovky premieňajú impulz z rotujúcich nožov na užitočnú prácu. A stojí za to odpojiť časti prevodovky, môžete rýchlo zastaviť prácu. Mechanizmus sa preto netočí nadarmo a ani prudký nárast vetra nie je taký desivý. Dôležité: mlyny sa teraz používajú výlučne na elektrickú energiu.

Ale už vzhľad prvých mlynov bol skutočnou revolúciou v technológii. Samozrejme dnes 5 - 10 litrov. s na krídle sa zdajú byť úplne "detské" veľkosti. Avšak v dobe, keď existovali nielen motorové skútre, ale aj niekoľko storočí pred parnými lokomotívami, sa to ukázalo ako obrovský úspech. V XI-XIII storočia dostal človek k dispozícii moc, ktorá bola v predchádzajúcej dobe nedostupná. Zásobovanie ekonomiky okamžite výrazne vzrástlo, a preto sa v tomto období v mnohých ohľadoch umožnil prudký rozbeh európskej ekonomiky.

Najpohodlnejšie je porovnať veterný mlyn s vodným analógom. Vodná stavba má dlhú históriu a je nezávislá od zmien vetra. Vodné prúdy sú oveľa stabilnejšie. Využiť môžete aj silu prílivu a odlivu, ktorá je pre veternú turbínu úplne nedostupná. Tieto okolnosti viedli k tomu, že rozšírenosť vodných mlynov bola v niektorých štátoch stredoveku mnohonásobne vyššia.

Sila vetra na mletie obilia, ako už bolo spomenuté, sa začala uplatňovať neskôr. Toto riešenie navyše znamenalo značné dodatočné náklady. V Holandsku v 15. storočí a najmä od začiatku 17. storočia sa však oceňovali aj iné prednosti veterných mlynov. Naberačkami tlačili reťaze, ktoré odvádzali spodnú vodu. Bez tejto inovácie by nebolo možné rozvíjať významnú časť územia moderného Holandska.

V Holandsku sa veterné mlyny stali populárnymi z iného dôvodu. - takmer nepretržite fúkajú západné vetry, ktoré odnášajú vzduch z Atlantického oceánu smerom k Baltskému moru. Nevyskytli sa preto žiadne zvláštne problémy ako s orientáciou lopatiek, tak s použitím techniky. V dnešnej dobe je najvhodnejšie porovnávať veterné mlyny s vodnými mlynmi nie z hľadiska kvality a schopností mletia obilia, ale z hľadiska vhodnosti na výrobu elektrickej energie. Stabilita napájania klesá, náklady na sieťovú energiu stúpajú, a preto je dôležité vybrať si typ, ktorý vám vyhovuje.

Veterné elektrárne fungujú na prakticky nekonečných zdrojoch. Pokiaľ má Zem atmosféru a Slnko osvetľuje planétu, vetry sa nezastavia. Takéto zariadenia neznečisťujú životné prostredie, pretože na rozdiel od dieselových a benzínových systémov nevypúšťajú toxické látky. Nemožno však nazvať veternú elektráreň úplne ekologickou, pretože vytvára veľa hluku a v mnohých krajinách na ňu dokonca ukladajú zákonné obmedzenia. Napokon, veterný mlyn nemôže normálne fungovať počas obdobia sťahovania vtákov.

V Rusku zatiaľ neexistujú žiadne obmedzenia týkajúce sa hluku alebo kalendára. Ale môžu sa objaviť kedykoľvek. A v každom prípade veterná elektráreň - moderný veterný mlyn aj klasický mlyn - nemôže byť umiestnená v bezprostrednej blízkosti bývania. Okrem toho skutočnú účinnosť určuje ročné obdobie, denná doba, počasie, terén; to všetko priamo ovplyvňuje rýchlosť prúdenia vzduchu a účinnosť jeho aplikácie.

Ďalšou nevýhodou veternej farmy je už zaznamenaná nestabilita vetra. Použitie batérií tento problém čiastočne rieši, no zároveň systém komplikuje a predražuje. Niekedy je potrebné dodatočne využiť aj iné zdroje energie. Veterný mlyn je však inštalovaný rýchlo - berúc do úvahy prípravu lokality, nebude to trvať dlhšie ako 10-14 dní. Takáto inštalácia si vyžaduje veľa miesta, najmä vzhľadom na rozpätie lopatiek a priestor, ktorý by mal byť z bezpečnostných dôvodov voľný.

Veterné mlyny na mletie múky pracovali s 1 alebo 2 mlynskými kameňmi. Otáčanie do vetra sa deje dvoma spôsobmi - portálovým a valbovým. Portálová technika znamená, že celý mlyn sa úplne otáča okolo stĺpika z dubového dreva. Tento stĺpik bol namontovaný v ťažisku a nie symetricky k telu. Otočenie do vetra spotrebovalo veľa energie a bolo preto veľmi náročné.

Tradične boli portálové mlyny vybavené jednostupňovým mechanickým prevodom. Účinne skrútila pahýľ hriadeľa. Aj mlyn Bock bol vyrobený portálovou metódou. Dokonalejšou možnosťou je schéma stanu (aka holandská). V hornej časti bola budova vybavená výkyvným rámom, ktorý podopieral koleso a bola korunovaná valbovou strechou.

Vďaka ľahkej konštrukcii sa otáčanie proti vetru uskutočňuje s oveľa menšou námahou. Veterné koleso mohlo mať veľmi veľký prierez, pretože bolo zdvihnuté do veľkej výšky. Vo väčšine prípadov bol stanový mlyn vybavený dvojstupňovou prevodovkou. Medziľahlá konštrukcia je typu tulec. V ňom sa polomer otáčania nachádzal vo výške 0,5 telesa, dôležitým poddruhom je drenážny mlyn.

Rýchlosť veterného mlyna bola v minulosti obmedzená silou prevodového zariadenia. Obmedzenia súviseli s drevenými kolesovými zubami a tarzom. V dôsledku toho nie je možné zvýšiť koeficient použitia veternej energie (účinnosť). Samotné zuby a drieky k nim boli vyrobené podľa šablóny z kvalitného suchého dreva. Vhodné na tento účel:

• akácia;
• Breza;
• hrab;
• brest;
• javor.

Veniec kolesa hlavného hriadeľa bol vyrobený z brezy alebo brestu. Dosky boli položené v dvoch vrstvách. Vonku bol okraj starostlivo orezaný v kruhu; na uchytenie lúčov boli použité skrutky. Rovnaké skrutky pomohli utiahnuť disky. Hlavná pozornosť pri zlepšovaní dizajnu bola venovaná prevedeniu krídel.

V dosť starých mlynoch boli krídlové mreže pokryté plátnom. Ale neskôr rovnakú funkciu úspešne vykonávali dosky. Zistilo sa tiež, že smrekové dosky lepšie pasujú. Spočiatku boli krídla vytvorené s konštantným klinovým uhlom čepele, ktorý sa pohyboval od 14 do 15 stupňov. Je celkom jednoduché ich vyrobiť, ale zbytočne veľa veternej energie.

Použitie špirálovej čepele umožnilo zvýšiť účinnosť až o 50% v porovnaní so staršou verziou. Variabilný klinový uhol v hrote sa pohyboval od 1 do 10 a na základni od 16 do 30 stupňov. Jednou z najmodernejších možností je polopriepustný profil. Ku koncu obdobia stanových mlynov sa stavali takmer výlučne z kameňa. V niektorých prípadoch bol samozrejme veterný systém napojený na vodné čerpadlo, čo umožňovalo zavlažovanie pozemku.

V najskoršom type takýchto štruktúr, ako napríklad v mlynoch, bolo možné zmenšiť plochu krídla čiastočným odstránením plachty alebo otvorením žalúzií. Toto riešenie umožnilo zabrániť škodám aj pri zvýšenom vetre. Ale stále tu bol problém nízkorýchlostnej veternej turbíny s veľkým počtom lopatiek alebo s veľkou šírkou krídla. Dôvod je celkom zrejmý – je to veľmi vážny, frustrujúci moment. Riešenie našla nemecká firma Kester, ktorá vyrobila veterné koleso Adler s minimom lopatiek a značnou vzdialenosťou medzi nimi; tento dizajn už mal priemernú rýchlosť.

Ešte pokročilejšie konštrukcie na sacej strane krídel boli vybavené špeciálnymi ventilmi. Úprava teda prebehla automaticky, čo zabezpečilo najvyšší možný výkon. V prevádzkovom stave zadržiavanie ventilov zabezpečovala pružina. Všetko bolo navrhnuté tak, aby kvôli týmto ventilom ani pri aktívnom pohybe nekládol silný odpor. Ak došlo k prekročeniu nastavenej rýchlosti vplyvom odstredivej sily, ventily sa otočili.

Zároveň sa zvýšil odpor proti prúdeniu vzduchu, používal sa oveľa menej plynulo a nie tak efektívne ako zvyčajne. Ale normálne bolo možné znížiť namáhanie. V priebehu 18. a 19. storočia sa už na celej planéte používali veterné mlyny. Prestali sa vyrábať poloremeselnými metódami, v továrňach začali vyrábať viaclopatkové veterné motory z kovu. Do konca 19. storočia len niekoľko modelov postrádalo funkcie automatického nastavenia torznej rýchlosti a tuhej fixácie kolesa v smere motora.

V priemyselných krajinách sa už vyrábali státisíce súprav pre mlyny ročne.... Začala sa aj výroba vylepšených ekonomických modelov, určených predovšetkým na výrobu elektriny. Výkon takýchto systémov je relatívne nízky, zvyčajne nepresahuje 1 kW, najčastejšie sa predpokladalo, že budú vybavené kolesami s 2 až 3 lopatkami. Pripojenie ku generátoru prebieha cez redukciu. Na skladovanie energie v takýchto systémoch sa používali batérie s malou a strednou kapacitou.

Pri stavbe mlyna je potrebné zvážiť množstvo nuancií.

Je dôležité zvážiť rotáciu lopatiek. Preto by v blízkosti nemali byť žiadne cudzie budovy a stavby. Je vhodné zvoliť rovnú plochu, inak môže byť budova skosená. Lokalita je očistená od všetkej vegetácie a iných rušivých vecí. Berú do úvahy aj to, ako bude všetko vyzerať navonok.

Dokonca si môžete postaviť veterný mlyn z preglejky, odolného plastu alebo kovu. Nikto ich tiež nezakazuje kombinovať. Klasický prístup je však optimálne prispôsobený použitiu drevenej dosky, dreva, preglejky. Polyetylén sa používa na hydroizoláciu a strešný materiál na strechu. Preto na stavbu dreva potrebujeme aj kladivá a klince, vŕtačky, píly a iné náradie: hoblíky, uhlové brúsky, vedierka a kefy.

Napriek dekoratívnosti väčšiny veterných mlynov stavebná schéma stále zahŕňa prípravu nadácie. Vykopanie jamy a naliatie malty je voliteľné. Úplne stačí použiť rozloženie lišty alebo guľatiny. Zvyčajne sa dizajn blíži tvaru lichobežníka. Vnútorné a vonkajšie rámy sú spojené pomocou zvislých stĺpikov umiestnených v danom uhle.

Pri zakrývaní konštrukcie dávajte pozor na otvory okien a dverí. Dôležitý je aj montážny bod čepele. Dvere sú inštalované pomocou pomocných upevňovacích prvkov. Nosníky s lopatkami môžu byť vystužené tyčou. Čalúnenie je možné akýmkoľvek materiálom, ktorý poskytuje hermeticky uzavretý povrch, najfarebnejšie je drevo.

Tvar strechy sa volí individuálne. Hladké a rovné pokrytie nie je horšie ako nastavenie uhla. Vrstva strešného materiálu zabezpečí dostatočnú hydroizoláciu. Predná strecha sa získava pomocou dosiek alebo preglejky. Nie je potrebné používať ďalšie dekoratívne úpravy.

Mlynček by mal byť umiestnený na suchom, pripravenom mieste. Kotvy sa používajú podľa potreby na zabezpečenie tuhosti ukotvenia. Nezabudnite sa oboznámiť so zákonmi a predpismi, aby ste nemali problémy. V každom prípade sa dodržiavajú aj odporúčania pre elektrickú bezpečnosť a uzemnenie. Je potrebné pripojiť generátor cez vodiče určitej časti a v "uličnej" izolácii.

Rodosské mlyny, ktoré sa nachádzajú v blízkosti prístavu Mandrnaki, veľmi dlho drvili obilie, ktoré sa dovážalo po mori priamo do prístavu. Pôvodne ich bolo 13, podľa iných zdrojov - 14. Ale len 3 prežili do našich čias a sú zachované ako pamiatky. Na ostrove Öland je situácia približne rovnaká – namiesto 2000 mlynov prežilo len 355. Začiatkom minulého storočia ich rozobrali, pretože potreba zmizla, našťastie najkrajšie stavby prežili.

Za zmienku tiež stojí:

• Zaanse Schans (severne od Amsterdamu);

• mlyny na ostrovoch Mykonos;

• mesto Consuegra;

• sieť mlynov Kinderdijk;

• veterné mlyny iránskeho Nashtifanu.