신기한풍력발전_认识我们未来的能源:朝鲜文

时间:2020-04-08  栏目:理论教育  

신기한풍력발전_认识我们未来的能源:朝鲜文

지금에 와서 날마다 많은 사람들이 바람은 잠재력이 끝없는 새로운에너지원천이라는 것을 인식하고 있다. 18세기초에 영국, 프랑스 두 나라를 휩쓴 광포한 세찬 바람에 수천명이 상하거나 목숨을 잃었고 400개의풍력방아간, 800채의 집, 100채의 교회당이 무너졌으며 400척의 범선이 바다에 처박혔고 25만여그루의 나무가 뿌리 채로 뽑혀졌다. 나무가 뿌리 채뽑혀진 것만 보아도 바람이 몇초 사이에 1,000만마력의 힘을 냈다는 것을알 수 있다. 1마력은 0.75킬로와트와 같다. 이로 보아 몇초 사이의 바람에너지가 750만킬로와트의 공률이 있음을 알 수 있다. 어떤 사람이 추산한데 의하면 지구에 약 100억킬로와트의 전기를 낼 수 있는 풍력자원이 있는데 이는 목전에 전세계 수력발전량의 10배에 달한다고 한다. 지금 세계적으로 매년 석탄을 연소시켜 얻는 에너지를 합쳐도 풍력이 일년내에 제공하는 에너지의 3분의 1에 그칠 뿐이다. 때문에 많은 나라들에서는 풍력을리용하여전기를내는이새로운에너지원천을힘써개발하고있다.

▍바람에너지로전기를내다

20세기초에 사람들은 벌써 어떻게 풍력을 리용하여 전기를 낼 것인가를 시도해 보았다. 30년대에 스웨리예, 단마르크, 쏘련, 미국 등 나라들에서는 항공공업의 회전날개기술을 응용하여 바람이 많은 일부 섬이나 외진시골마을에서 사용할 수 있는 소형풍력발전장치를 성공적으로 연구, 제작하였다. 이러한소형풍력발전기가전기를일으키는데소요되는원가는지금의 일부 소형의 내연기관이 전기를 일으키는 데 소요되는 원가보다 훨씬낮다.

료해한데 의하면 목전에 국외에서는 이미 15, 40, 45, 100, 225킬로와트짜리 풍력발전기를 생산했다고 한다. 1978년 1월, 미국의 뉴메히꼬주 콜라톤진에서 200킬로와트짜리 풍력발전기를 만들었는데 이 발전기는 날개의 직경이 38메터이인데 이 발전기가 일으키는 전기는 주민집 60호에서넉넉히 사용할 수 있었다. 1978년, 단마르크 유틀랜드반도서해안에서 전기량이 2,000킬로와트에 달하는 풍력발전장치가 운행을 시작하였는데 그 풍차는 높이가 57메터이고 생산해낸 전기량의 75%는 전력망에 보내고 나머지는 부근의 한 학교에 공급하였다. 1979년에 미국에서는 북캐롤라아나주의 블루리지산에서 높이가 10층집 만큼 높고 강철날개 직경이 60메터 되는 세계에서 제일 큰 발전용풍차를 만들었다. 이 풍차는 날개가 탑형건축물에 장치되였는데 자유로 돌릴 수 있으며 어느 방향에서든지 모두 전력을 얻을 수 있는데 발전능력은 2,000킬로와트 이상에 달한다. 그런데 이구릉지구는 평균 풍력시속이 일반적인 정황하에서 30킬로메터가 안되기에이 풍차는 언제나 운행할 수 있는 것은 아니였다. 그러나 이 풍차가 일년에 절반시간만 운행하여도 북캐롤라나아주 7개현의 전기사용량의 1~2%를충족하게공급할수있다.

◎바람은무엇때문에전기를낼수있는가

풍력발전이란 바로 바람의 운동에너지를 기계에너지로 전변시킨 다음 다시 기계에너지를 전력의 운동에너지로 전화시키는 것을말한다. 풍력발전의 원리는 바로바람의 힘을 리용하여 풍차의 날개를 회전시키며 다시 증속기(增速机)를 통하여 날개의 회전속도를 높이는 것으로 발전기로 하여금전기를일으키게하는것이다. 목전에풍차의기술이아직완숙되지않았는바대략매초 3메터의미풍이면전기를낼수있다. 풍력발전은연료를 사용할 필요가 없기에 복사나 공기오염을 산생하지 않으므로 세계적으로하나의열조를형성하였다.

▍바람에너지발전설비

일반적으로 사람들은 풍력발전에 소요되는 로터(风轮), 발전기와 철탑세부분풍력발전기세트장치를풍력발전기세트라고한다. 풍력발전기세트는바람에너지를 전기에너지로 전화시키는 일종의 기계설비인데 풍전기라고도한다.

로터는 풍전기에서 가장 주요한 부분품으로서 두개(혹은 여러개)의 프로펠라모양의 날개바퀴로 조성되였는데 바람의 운동에너지를 기계에너지로 전변시키는 중요한 부분품이다. 날개깃(桨叶)은 량호한 공기동력외형을갖추었는바 기류의 작용하에 공기동력을 산생하여 로터를 회전시키며 바람에너지를 기계에너지로 전환시키고 다시 기어박스(齿轮箱)를 통하여 속도를 증가하고 발전기를 움직여 기계에너지를 전기에너지로 전변시킨다.날개깃에 바람이 불어오면 날개깃에서 산생되는 공기동력이 로터를 추진시켜 돌게 한다. 날개깃재료는 강도가 높고 무게가 가벼워야 하는데 지금많이는 경질유리 혹은 탄소섬유 등 복합재료로 만들고 있다. 지금도 일부수직으로 된 로터, S형 회전날개 등이 있지만 일으키는 작용은 재래식 프로펠라형 날개와 같다. 리론상에서 가장 훌륭한 로터는 60%의 바람에너지를 기계에너지로 전환시키는 것이다. 현대풍전기는 로터의 효률이 40%에달할 수 있다. 풍전기의 수출이 규정된 공률에 도달하기전에 공률과 풍속의립방은정비례를이룬다. 즉풍속이 1배증가하면수출공률은 8배증가한다. 그러므로같은힘으로전기를내는효익과당지의풍속의관계는아주크다.(www.guayunfan.com)

풍속이 수시로 변하고 풍전기가 일년 내내 야외에서 운행하기에 아주복잡하고도 악렬한 교류부하를 이겨내야 한다. 당전에 생산한 주력풍전기는 600~750킬로와트인데 기체가 방대하여 로터의 직경과 탑이 모두 40~50메터에달하기에설계하고제조할때어려움이많다.

풍력의 크기와 방향이 자주 변할 수 있는 데다가 로터가 회전속도가비교적 늦기에 속도가 불안정한 현상이 나타날 수 있다. 그러므로 발전기를 움직이기전에 로터에 치륜과 변속상을 각각 한개씩 부가하여 회전속도를 발전기의 규정된 회전속도에까지 끌어올리고 안정된 속도를 보장한 다음 발전기에 련결시켜야 한다. 로터가 시종 바람의 방향을 향함과 아울러최대의 공률을 얻게 하기 위하여 로터의 뒤부분에 풍향계와 류사한 꼬리날개를 장치해야 한다. 그러나 일반적으로 소형 발전소(가정용형을 포함함)에있지대형발전소에는기본적으로꼬리날개가없다.

로터를 받쳐주는 테일베인과 발전기의 틀을 철탑이라고 한다. 비교적크고 고른 풍력을 얻기 위하여, 충족한 강도를 갖게 하기 위하여 철탑의높이는 지면의 장애물이 풍속에 주는 영향과 로터 직경의 대소에 의하여결정해야 하는데 일반적으로 6메터 내지 20메터 안이다. 그러나 일반적인정황에서는비교적높게축조한다.

발전기의 주요한 역할은 로터가 얻은 고정된 회전속도를 진속(升速)을통해 발전기구에 보내여 균일하게 회전하게 하며 따라서 기계에너지를 전기에너지로전변시키는것이다.

핀란드, 단마르크 등 일부 나라에서는 풍력발전이 아주 류행되였다. 목전에 중국에서는 서부지구에서 풍력발전기술을 대대적으로제창하고 있다. 소형풍력발전계통은 하나의 발전기기수로 이루어진것이 아니다. 그것은 일정한 과학기술함량을 갖고 있는 풍력발전기,충전기, 디지털인버터 등으로 구성된, 효률이매우높은작은계통이다. 풍력발전기는기수(机头), 날개, 트위스트(转体), 꼬리날개등부분으로조성되였다. 그가운데서날개는풍력을접수함과 아울러 기수를 통하여 풍력을 전기에너지로 전환시키며 꼬리날개는 날개로 하여금 시종 바람의 방향을 향하게 함으로써 최대의 바람에너지를 얻게 한다. 트위스트는 기수로 하여금 령활하게 회전하는 것으로꼬리날개의 방향을 조정하는 기능을 실현하며 기수의 회전자는 영구자석이며고정자코일조합이자기감응선을잘라전기에너지를산생시킨다. 풍전기로놓고보면매개부분은모두아주중요하다.

▍해상에서바람에너지로전기를내다

◎얼마나큰풍력이여야전기를낼수있는가

일반적인 정황에서 3급 이상의 바람이면 모두 일정한 리용가치가 있다. 그러나 경제면에서 합리해야 한다는 각도로부터 말하면 풍속이 매 초에 4메터 이상이라야 전기를 일으키기에 적합하다. 측정에 의하면 풍속이매초에 9.5메터일때 55킬로와트짜리풍력발전기한대가수출하는공률은 55킬로와트이며 풍속이 매 초에 8메터에 달했을 때에 수출하는 공률은 38킬로와트로 내려갔으며 풍속이 매 초에 5메터일 때에 발전기의 공률은 근근히 9.5킬로와트밖에 안된다. 이로부터 풍력이 클수록 경제효익이 더 높다는것을알수있다.

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