Tá ábhair chomhchodacha ag déanamh dul chun cinn i dtógáil trealaimh don tionscal cumhachta hidrileictrigh. Nochtann imscrúdú ar neart ábhar agus critéir eile go leor feidhmeanna eile, go háirithe d’aonaid bheaga agus micrea-aonaid.
Rinneadh an t-alt seo a mheasúnú agus a chur in eagar de réir athbhreithnithe a rinne beirt ghairmithe nó níos mó a bhfuil saineolas ábhartha acu. Déanann na hathbhreithneoirí piaraí seo breithiúnas ar lámhscríbhinní maidir le cruinneas teicniúil, úsáideacht, agus tábhacht fhoriomlán laistigh den tionscal hidrileictreach.
Cuireann teacht chun cinn ábhar nua deiseanna spreagúla ar fáil don tionscal hidrileictreach. Tháinig comhpháirteanna cruach in áit adhmad — a úsáideadh sna rothaí uisce agus sna peannstoc bunaidh — go páirteach go luath sna 1800idí. Coinníonn cruach a neart trí ualach ard tuirse agus seasann sé i gcoinne creimeadh agus cuasaithe. Tá a airíonna tuigthe go maith agus tá na próisis le haghaidh monarú comhpháirteanna forbartha go maith. I gcás aonad mór, is dócha gurb é cruach an t-ábhar is fearr fós.
Mar sin féin, i bhfianaise ardú na dtuirbíní beaga (faoi bhun 10 MW) go micrea-mhéide (faoi bhun 100 kW), is féidir comhchodanna a úsáid chun meáchan a shábháil agus costas déantúsaíochta agus tionchar comhshaoil a laghdú. Tá sé seo thar a bheith ábhartha i bhfianaise an ghá leanúnach le fás i soláthar leictreachais. Níl ach 10% den chumhacht hidrileictreach atá indéanta go heacnamaíoch agus 6% den chumhacht hidrileictreach atá indéanta go teicniúil i gcumas suiteáilte an domhain, beagnach 800,000 MW de réir staidéar in 2009 ag Norwegian Renewable Energy Partners. Méadaíonn an cumas chun níos mó den chumhacht hidrileictreach atá indéanta go teicniúil a thabhairt isteach i réimse na cumhachta atá indéanta go heacnamaíoch de réir mar a chuireann comhpháirteanna ilchodacha geilleagar scála ar fáil.
Monarú comhpháirteanna ilchodacha
Chun an stoc peann luaidhe a mhonarú go heacnamaíoch agus le neart ard comhsheasmhach, is é an modh is fearr ná foirceannadh filiméid. Filltear mandrel mór le barraí snáithín atá rite trí dabhach roisín. Filltear na barraí i bpatrúin fáinne agus héilicseacha chun neart a chruthú le haghaidh brú inmheánach, lúbadh fadaimseartha agus láimhseáil. Taispeánann an chuid torthaí thíos an costas agus an meáchan in aghaidh na troighe do na dhá mhéid stoc peann luaidhe, bunaithe ar luachan ó sholáthraithe áitiúla. Léirigh an luachan gur thiomáin riachtanais suiteála agus láimhseála an tiús dearaidh, seachas an t-ualach brú réasúnta íseal, agus ba é 2.28 cm a bhí ann don dá cheann.
Breithníodh dhá mhodh monaraíochta do na geataí geata agus na heití stádais; leagan fliuch agus insileadh folúis. Úsáideann leagan fliuch fabraic thirim, atá líonta trí roisín a dhoirteadh thar an bhfabraic agus rollóirí a úsáid chun an roisín a bhrú isteach sa bhfabraic. Níl an próiseas seo chomh glan le hinstealladh folúis agus ní tháirgeann sé an struchtúr is optamaithe i gcónaí i dtéarmaí cóimheas snáithín-le-roisín, ach tógann sé níos lú ama ná an próiseas insileadh folúis. Leagann insileadh folúis snáithín tirim sna treoshuímh cearta, agus ansin cuirtear an carn tirim i málaí folúis agus ceanglaítear feistis bhreise a threoraíonn chuig soláthar roisín, a tharraingítear isteach sa chuid nuair a chuirtear an folús i bhfeidhm. Cuidíonn an folús le méid an roisín a choinneáil ag an leibhéal is fearr agus laghdaíonn sé scaoileadh orgánach so-ghalaithe.
Úsáidfear leagan láimhe den chás scrolla ina dhá leath ar leithligh ar mhúnla fireann chun dromchla réidh istigh a chinntiú. Ansin nascfar an dá leath seo le chéile agus cuirfear snáithín leis an taobh amuigh ag an bpointe nasctha chun neart leordhóthanach a chinntiú. Ní gá ilchodach ard-neart a bheith ann don ualach brú sa chás scrolla, mar sin beidh leagan fliuch d'fhabraic snáithínghloine le roisín eapocsa leordhóthanach. Bhí tiús an cháis scrolla bunaithe ar an bparaiméadar dearaidh céanna leis an bpeannstoc. Is meaisín sreafa aiseach é an t-aonad 250-kW, mar sin níl aon chás scrolla ann.
Comhcheanglaíonn reathaí tuirbín geoiméadracht chasta le riachtanais ualaigh arda. Léirigh obair le déanaí gur féidir comhpháirteanna struchtúracha ard-neart a mhonarú ó SMC réamhphlandaithe mionghearrtha le neart agus dolúbthacht den scoth.5 Dearadh lámh fionraí an Lamborghini Gallardo ag baint úsáide as ilchiseal de SMC réamhphlandaithe mionghearrtha ar a dtugtar ilchodach brionnaithe, atá múnlaithe le comhbhrú chun an tiús riachtanach a tháirgeadh. Is féidir an modh céanna a chur i bhfeidhm ar na reathaithe Francis agus an liáin. Ní féidir an reathaí Francis a dhéanamh mar aonad amháin, toisc go gcuirfeadh castacht fhorluí na lanna cosc ar an gcuid a bhaint as an múnla. Dá bhrí sin, déantar lanna an reathaí, an choróin agus an banda a mhonarú ar leithligh agus ansin nasctar le chéile iad agus neartaítear iad le boltaí tríd an taobh amuigh den choróin agus den bhanda.
Cé gur fusa an feadán dréachta a mhonarú trí úsáid a bhaint as foirceannadh filiméid, níor tráchtálaíodh an próiseas seo ag baint úsáide as snáithíní nádúrtha go fóill. Dá bhrí sin, roghnaíodh leagan láimhe, toisc gur modh caighdeánach monaraíochta é seo, in ainneoin na gcostas saothair níos airde. Agus múnla fireann cosúil le mandrel á úsáid, is féidir an leagan a chríochnú leis an múnla cothrománach agus ansin é a chasadh ingearach chun é a leigheas, rud a chuireann cosc ar shá isteach ar thaobh amháin. Beidh meáchan na gcodanna ilchodacha beagán éagsúil ag brath ar mhéid an roisín sa chuid chríochnaithe. Tá na huimhreacha seo bunaithe ar 50% de mheáchan snáithín.
Is iad 9,888 kg agus 7,016 kg, faoi seach, meáchain iomlána an tuirbín cruach agus ilchodach 2-MW. Is iad 3,734 kg agus 1,927 kg, faoi seach, meáchain na tuirbíní cruach agus ilchodacha 250-kW. Glactar leis sna hiomláin go bhfuil 20 geata geata ann do gach tuirbín agus fad peannstoic atá cothrom le ceann an tuirbín. Is dócha go mbeadh an peannstoic níos faide agus go mbeadh feistis ag teastáil, ach tugann an uimhir seo meastachán bunúsach ar mheáchan an aonaid agus na forimeallaigh ghaolmhara. Níl an gineadóir, na boltaí agus crua-earraí gníomhachtaithe geata san áireamh agus glactar leis go bhfuil siad cosúil idir na haonaid ilchodacha agus cruach. Is fiú a thabhairt faoi deara freisin go gcuirfeadh an t-athdhearadh reathaí atá riachtanach chun cuntas a thabhairt ar na tiúchain struis a fheictear sa FEA meáchan leis na haonaid ilchodacha, ach glactar leis go bhfuil an méid íosta, thart ar 5 kg chun pointí a neartú le tiúchan struis.
Leis na meáchain tugtha, d’fhéadfaí an tuirbín ilchodach 2-MW agus a pheannstoc a ardú leis an V-22 Osprey gasta, ach bheadh héileacaptar cúpla-rótar Chinook níos moille agus níos lú solúbtha ag teastáil don mheaisín cruach. Chomh maith leis sin, d’fhéadfaí an tuirbín ilchodach 2-MW agus an peannstoc a tharraingt le F-250 4×4, ach bheadh trucail níos mó ag teastáil don aonad cruach a bheadh deacair a láimhseáil ar bhóithre foraoise dá mbeadh an suiteáil iargúlta.
Conclúidí
Is féidir tuirbíní a thógáil as ábhair chomhchodacha, agus chonacthas laghdú meáchain de 50% go 70% i gcomparáid le comhpháirteanna cruach traidisiúnta. Is féidir tuirbíní comhchodacha a shuiteáil in áiteanna iargúlta mar gheall ar an meáchan laghdaithe. Ina theannta sin, níl gá le trealamh táthúcháin chun na struchtúir chomhchodacha seo a thionól. Éilíonn na comhpháirteanna níos lú páirteanna le boltaí a chur le chéile freisin, toisc gur féidir gach píosa a dhéanamh in aon chuid amháin nó dhó. Ag na ritheanna táirgthe beaga a samhaltaítear sa staidéar seo, is iad costas na múnlaí agus na n-uirlisí eile is mó a chuireann costas na gcomhpháirteanna i réim.
Léiríonn na ritheanna beaga a léirítear anseo an costas a bheadh air tuilleadh taighde a thosú ar na hábhair seo. Is féidir leis an taighde seo aghaidh a thabhairt ar chreimeadh cuasaithe agus ar chosaint UV na gcomhpháirteanna tar éis a suiteála. B’fhéidir go mbeadh sé indéanta bratuithe elastomer nó ceirmeacha a úsáid chun cuasaithe a laghdú nó a chinntiú go ritheann an tuirbín sna réimis sreafa agus cinn a chuireann cosc ar chuasaithe tarlú. Beidh sé tábhachtach na saincheisteanna seo agus saincheisteanna eile a thástáil agus a réiteach chun a chinntiú gur féidir leis na haonaid iontaofacht chomhchosúil le tuirbíní cruach a bhaint amach, go háirithe má tá siad le suiteáil i gceantair nach mbeidh cothabháil ann go minic.
Fiú sna ritheanna beaga seo, is féidir le roinnt comhpháirteanna ilchodacha a bheith cost-éifeachtach mar gheall ar an laghdú ar shaothar a theastaíonn le haghaidh monaraíochta. Mar shampla, chosnódh cás scrolla don aonad Francis 2-MW $80,000 le táthú as cruach i gcomparáid le $25,000 le haghaidh monarú ilchodach. Mar sin féin, ag glacadh leis go n-éiríonn le dearadh reathaithe tuirbíne, tá costas mhúnlú na reathaithe ilchodacha níos mó ná comhpháirteanna cruach coibhéiseacha. Chosnódh an reathaí 2-MW thart ar $23,000 le monarú as cruach, i gcomparáid le $27,000 ó ilchodach. Féadfaidh costais a bheith éagsúil de réir meaisín. Agus thitfeadh costas comhpháirteanna ilchodacha go suntasach ag ritheanna táirgthe níos airde dá bhféadfaí múnlaí a athúsáid.
Tá imscrúdú déanta ag taighdeoirí cheana féin ar thógáil reathaithe tuirbín as ábhair chomhchodacha.8 Mar sin féin, níor phléigh an staidéar seo creimeadh cuasaithe ná indéantacht na tógála. Is é an chéad chéim eile do thuirbíní comhchodacha ná samhail scála a dhearadh agus a thógáil a cheadóidh cruthúnas indéantachta agus eacnamaíocht monaraíochta. Is féidir an t-aonad seo a thástáil ansin chun éifeachtúlacht agus infheidhmeacht a chinneadh, chomh maith le modhanna chun creimeadh cuasaithe iomarcach a chosc.
Am an phoist: 15 Feabhra 2022
