Кинетический ветрогенератор: устройство, принцип работы, применение

Мощность и пакеты[править | править код]

Мощность, производная энергии по времени, характеризует количество энергии, производимой, передаваемой или потребляемой за определённое время.

Измеряется в еЭ/т, единицах Энергии за такт (англ. EU/t, Energy Unit per tick), где такт — внутриигровая единица времени, равная 1/20 секунды (50 мс). Аналог еЭ/т в реальной жизни — Ватт (Вт). В игре энергия вырабатывается и передаётся пакетами, имеющими определённый размер в еЭ. Каждый такт происходит следующее:

• Генераторы и энергохранилища посылают пакеты, равные их выходной мощности;
• Провода проверяют пакеты на предмет возможности их провести, и взрываются, если хотя бы один из пакетов превышает допустимый размер;
• Понижающие трансформаторы получают пакет, делят его на пакеты меньшего размера и отправляют все меньшие пакеты сразу;
• Повышающие трансформаторы получают пакет и, если накоплено достаточно еЭ, передают дальше большой пакет, иначе продолжают копить;
• Устройства и энергохранилища получают пакеты и отправляют их на совершение работы или во внутреннее хранилище, если размер пакета входит в рабочий диапазон, если пакет больше — взрываются.

Количество пакетов и их суммарный размер никак не ограничиваются. Таким образом, общее количество передаваемой и принимаемой энергии может быть много больше максимально допустимого размера пакета. Так, например, три энергохранителя, питающие через один медный провод дробитель, передают в сумме 96 еЭ/т, но ни провод, ни дробитель не взорвутся, поскольку энергия будет передана тремя пакетами по 32 еЭ каждый, по одному с каждого энергохранителя.

Зачастую, размер пакетов, особенно максимально допустимый, называют напряжением, однако с физической точки зрения это название некорректно.

Механизмы[править | править код]

Трубыправить | править код

Простые машиныправить | править код

Источникиправить | править код

Накопители энергииправить | править код

Выталкиватель[править | править код]

Улучшение «Выталкиватель»

Улучшение «Выталкиватель» «выталкивает» результат работы устройства с указанной или любой возможной стороны в любой блок, имеющий место для хранения предметов. Для того, чтобы определить, в какую сторону устройство будет отправлять результат, нужно, держа выталкиватель в руке с зажатой клавишей ⇧ Shift, нажать правой кнопкой мыши на желаемой стороне устройства, и потом поставить вплотную к нему хранилище (сундук, раздатчик, воронка и т. п.) или устройство (дробитель, печь, экстрактор, производитель материи и т. п.). НЕ выталкивает в трубы. Например можно поставить дробитель, настроить выталкиватель на её правую сторону, положить выталкиватель в дробитель, и к правой стороне дробителя поставить электрическую печь. Тогда, подробившись, предметы сразу попадут в печь и обработаются печью. Если же выталкиватель не настраивать, то предметы будут идти в любую возможную сторону.

Принцип работы жидкостного ядерного реактора[править | править код]

Принцип работы состоит в том, что вместо выделения энергии напрямую, происходит передача тепла хладагенту. Причём это то тепло, которое рассеивают охлаждающие компоненты во внутренней схеме. То есть теперь чем больше тепла выделяется и рассеивается, тем больше энергии получится в результате. Схемы для жидкостного ядерного реактора аналогичны схемам для обычного реактора. Более подробное описание схем и их компонентов смотрите в статье про ядерный реактор.

Дальше чтобы из горячего хладагента получить энергию его следует извлечь из реактора и охладить при помощи жидкостных теплообменников. В результате получается тепловая энергия. Следует отметить что при охлаждении горячего хладагента он становится обычным и его можно залить обратно в реактор. Таким образом хладагент не расходуется в процессе работы, а только передаёт тепловую энергию.

Теперь тепловую энергию нужно преобразовать в электрическую. Это можно сделать различными способами.

Первый способ — генераторы Стирлинга. Есть обычная версия генератора и кинетическая. Кинетический генератор Стирлинга выгоднее, но он неработоспособен без возможности утилизации жидкостей.

Второй способ — пар. Он производится при помощи парогенераторов и подается в турбины. В этом случае это гораздо больше похоже на работу настоящего реактора. При наличии Railcraft даже можно использовать его паровые турбины. Для получения пара лучше использовать дистиллированную воду, иначе при использовании обычной воды в парогенераторе образуется накипь, которая со временем приводит к аварийной остановке. Поскольку дистиллированную воду получать очень долго, то как правило используется схема с замкнутым циклом, в которой она превращается в пар и затем конденсируется обратно практически без потерь. Для этого после турбин ставится конденсатор. Чтобы в итоге получить электричество турбины конечно следует подключить к кинетическим генераторам.

Роторы

Деревянный ротор ветрогенератора

Деревянный ротор в работе.

Рабочая область деревянного ротора 5×5. Минимальный поток воздуха 10MCW, максимальный 60MCW.

Железный ротор ветрогенератора

Железный ротор в работе.

Рабочая область железного ротора 7×7. Минимальный поток воздуха 14MCW, максимальный 75MCW.

Стальной ротор ветрогенератора

Стальной ротор в работе.

Рабочая область стального ротора 9×9. Минимальный поток воздуха 17MCW, максимальный 90MCW.

Углеволоконный ротор ветрогенератора

Углеволоконный ротор в работе.

Рабочая область углеволоконного ротора 11×11. Минимальный поток воздуха 20MCW, максимальный 110MCW.

Ускоритель[править | править код]

Улучшение «Ускоритель»

Улучшение «Ускоритель» на 30 % уменьшает время, необходимое на 1 операцию за счёт существенного увеличения энергопотребления — на 60 %. Здесь имеется в виду энергопотребление за единицу времени, не забудьте, что время одной операции уменьшается. Иногда из-за округления получается так, что при добавлении ускорителя прибор начинает потреблять меньше энергии на одну операцию. Время одной операции не может быть меньше одного такта (1/20 секунды), поэтому для каждого прибора существует неявный предел количества ускорителей. Можно поставить больше, но быстрее уже не будет, а энергопотребление увеличится. Подробная информация о зависимости времени операции и энергопотребления от количества ускорителей приведена на страницах приборов.

Крафтправить | править код

Рецепт до версии 1.106

Пример постройки[править | править код]

Строим квадратную площадку 5х5 из реакторного корпуса .
По центру площадки ставим ядерный реактор (только на 1 блок выше). Добавляем к нему 6 реакторных камер.

Полностью закрываем блоками реакторного корпуса.

С одной стороны устанавливаем реакторный люк и реакторный проводник красного сигнала.

С другой устанавливаем 4 насоса . Во все 4 насоса ставим Выталкиватель жидкости .

Далее, на наши 4 насоса ставим 4 жидкостных теплообменника, и квадратики гаечным ключом поворачиваем друг другу как на изображении.

Ставим 2 парогенератора .

Снизу парогенератора ставим Регулятор жидкости. Так же снизу ключом shift + ПКМ кликаем по регулятору жидкости.

Ставим ещё 3 Регулятора жидкости. После установки каждого сторона выхода (с точкой) будет направлена на вас.
Нам нужно чтобы она была направлена на предыдущий регулятор. Поэтому сразу поворачиваем их кликая по ним ключом shift+ПКМ.
Во всех 4х выставляем 1000 мВ/сек.

Затем ставим 2 кинетических парогенератора и в них вставляем, паровую турбину и Выталкиватель жидкости настроенный с нижней стороны.
Обратите внимание что установленные механизмы должны быть повёрнуты к вам стороной с черным кругом как на изображении.
Иначе их следует развернуть ключом кликнув по ним ПКМ. Рядом ставим кинетические генераторы и гаечным ключом кликаем shift + ПКМ по генераторам, что-бы развернуть их в нужную сторону

Рядом ставим кинетические генераторы и гаечным ключом кликаем shift + ПКМ по генераторам, что-бы развернуть их в нужную сторону.

Ставим конденсатор , в него ставим Выталкиватель жидкости тоже настроенный с нижней стороны.
И 4 теплоотвода для скорости.

Во все жидкостные теплообменники ставим по 10 теплопроводов и Выталкиватель жидкости , настроенный с любой стороны.

Потом проделываем тоже самое, только сверху.

Все так же. Но, выталкиватели настраиваем с верхней стороны.

В двух парогенераторах выставляем следующие параметры: 221 Bar и внизу 1mB\tick.

Заливаем в них по 10 универсальных капсул дистиллированной воды, кликая по ним shift+ПКМ с капсулами в руке.

Далее, заходим в реакторный люк. Если он не открывается значит реактор построен неправильно.
Рядом на реакторный проводник красного сигнала ставим рычаг. С его помощью можно включать и выключать реактор.

После того, как вы зашли, то мы видим что реактор работает в охлаждающем режиме на 100%.
Слева в углу ставим капсулу с хладагентом примерно 10-20 шт. Дальше выставляем такую схему.

Соединяем проводом кинетические генераторы, конденсаторы и регуляторы жидкости (им нужно немного энергии для работы) и выводим его до вашего энергохранителя.

Дальше включаем реактор с помощью рычага. Через несколько минут парогенераторы нагреются и начнут работать.
В итоге если всё сделано правильно вы должны получить электричество ~300 еЭ/т. По сравнению с обычным генератором стирлинга эта конструкция вырабатывает примерно в 1.4 раза больше энергии. Таким образом на 1 ведро горячего хладагента производится примерно 14 000 еЭ (если не учитывать то, что парогенератору нужно прогреться до 375 градусов, прежде чем начать вырабатывать пар).

Ветряки с горизонтальной осью

Ветряная мельница, а также получившие большое распространение ветрогенераторы с тремя лопастями, относятся к классу ветряков с горизонтальной осью. В этих ветряках ветровое колесо (устройство, предназначенное для преобразования кинетической энергии поступательного движения ветра в механическую энергию вращения) имеет ось, располагающуюся в горизонтальной плоскости. Преимуществом таких ветряков является возможность их запуска без какого-либо дополнительного воздействия, только от дуновения ветра. Недостатком является необходимость ориентировать ветряк по направлению воздушного потока. Эта проблема в индивидуальных генераторах решается за счет свободного вращения основания ветряка в горизонтальной плоскостью и добавления «хвоста» к устройству. В результате ветряк сам ориентируется в нужном направлении.

Пример ветряка с горизонтальной осью

Ветряки с горизонтальной осью весьма громоздки, к тому же, вращающиеся лопасти способны создать помехи средствам связи и приему аналогового телевидения. Внешний вид подобных ветряков, что называется, «на любителя». Мало того, известны случаи фобий у людей по отношению к таким ветрякам. Тем не менее, именно ветряки с горизонтальной осью получили наибольшее распространение в силу высокой эффективности и простоты конструкции. К тому же, малые ветрогенераторы с горизонтальной стоят недорого. Стоимость ветрогенератора такого типа приблизительно равна численному значению мощности, выраженной в кВт, умноженной на 1200 долл. США. Это в 3-5 раз дешевле, чем стоимость солнечных батарей в пересчете на единицу мощности.

Мощность идеального ветрогенератора с горизонтальной осью в установившемся режиме вычисляется по формуле:

P=0,5QS_оV3С_pN_gN_b , где Q — плотность воздуха, равная 1,23 кг/м3, S_о — площадь, ометаемая лопастями ветряка, V — скорость ветра, м/с С_p — коэффициент использования энергии ветра (зависит от конструкции ветряка, у идеального ветряка он равен 0,593, в реальности не превышает 0,45), N_g — КПД электрогенератора, N_b — КПД мультипликатора — механизма, передающего вращение от ветрового колеса с лопастями к электрогенератору с определенным коэффициентом.

Важным моментом является то, что в установившемся режиме мощность ветряка не зависит ни от ширины лопастей, ни от их количества. Тем не менее, от ширины лопастей и их количества зависит пуск ветряка. Чем эти показатели больше, тем меньшее дуновение ветра необходимо, чтобы ветряк начал вертеться. В реальности, количество и ширина лопастей определяются компромиссом между необходимостью уменьшить нагрузку на ось ветряка и необходимостью обеспечить запуск ветрогенератора от небольших порывов ветра.

Площадь ометания пропорциональна квадрату от размаха лопастей, иначе именуемого диаметром ветрового колеса. Поэтому зависимость мощности от диаметра ветрового колеса также носит квадратичный характер. В индивидуальных ветрогенераторах с горизонтальной осью размах лопастей обычно лежит в пределах от 1,2 до 7 м, что ограничивает генерируемую мощность. Максимальное значение мощности современных малых ветрогенераторов составляет 15 кВт. Следует отметить, что формула дает мощность, вырабатываемую ветрогенератором в заданный момент времени. Для вычисления средней мощности, вырабатываемой ветрогенератором, требуется знать статистику распределения скоростей ветра по времени суток для тех или иных времен года.

Загрузчик жидкостей[править | править код]

Улучшение «Загрузчик жидкостей»

Улучшение «Загрузчик жидкостей» необходимо для перемещения жидкости из соседнего устройства или хранилища в данное устройство без использования различных труб из других модификаций. Данное устройство и соседнее хранилище(или устройство) должны стоять рядом друг с другом. Для того, чтобы определить, из какой стороны устройство будет забирать жидкость, нужно, держа загрузчик в руке с зажатой клавишей ⇧ Shift, нажать правой кнопкой мыши на желаемой стороне устройства. Если же загрузчик не настраивать, то устройство будет брать жидкость из любой возможной стороны.

Устанавливать или нет

При решении вопроса целесообразности установки ветряной электростанции нужно получить следующие исходные данные:

• Среднюю скорость ветра в месте установки в метрах в секунду. В первом приближении картину даёт карта ветров на территории России. Но в конкретном месте установки могут быть различные факторы, влияющие на скорость ветра, например, холмы, русла рек. Для точного определения годовой карты ветров можно воспользоваться флюгером Вильда, анемометром или вести ежедневные наблюдения за окружающей природой.

• Наличие централизованного электроснабжения, стоимость киловатт-часа и возможность прокладки линии электропередач.

Алгоритм оценки окупаемости ветряка следующий:

• По карте ветров и техническим характеристикам устройства определить вырабатываемую мощность для летнего и зимнего периодов или помесячно. Например, для рассмотренного выше устройства номиналом 2 кВт, вырабатываемая мощность при скорости 5 м/с составит 400 Вт;
• По полученным данным определить годовую генерируемую мощность;
• По стоимости киловатт-часа определить цену сгенерированной электроэнергии;
• Поделить стоимость комплекта ветрогенератора на полученную цифру и получится окупаемость в годах.

Для внесения поправок в расчёт следует учитывать:

• Аккумуляторные батареи придётся менять не реже одного раза в три года;
• Срок службы современного ветрогенератора 20 лет;
• Необходимо обслуживать устройство. Стоимость и сроки обслуживания необходимо уточнить у продавца оборудования;
• Стоимость киловатт-часа растёт каждый год, за предыдущие 10 лет она увеличилась более чем в 3 раза. На 2017 запланирован рост тарифов минимум на 4%, так что можно исходить из этой цифры удорожания электроэнергии.

Если полученные цифры окупаемости не устраивают, но заиметь альтернативный источник энергии хочется или нет возможности подключения к централизованному электроснабжению, то следует рассмотреть варианты повышения эффективности ветряка и снижения затрат на его монтаж и обслуживание.

Возможны следующие варианты:

• Установка нескольких устройств меньшей мощности вместо одного большого. Это снизит цену основного оборудования, уменьшит затраты на установку и обслуживание, а также повысит производительность за счёт того, что малые ветряки имеют больший КПД при низких скоростях ветра;
• Установка специальной сетевой системы управления электроэнергией, совмещённой с центральной системой электроснабжения. Такие устройства сегодня можно найти в продаже.

Как изготовить ветрогенератор с вертикальной осью вращения своими руками

Составные элементы:

• Осевая мачта — это несущая конструкция в форме пирамиды, треноги или шеста высотой около пяти метров. На ней закрепляют лопасти и генератор.
• Лопасти улавливают потоки ветра.
• Статор вмещает в себя фазы из катушек.
• Ротор — это подвижная часть ветряка.
• Контроллер включает замедление ветрогенератора, когда тот развивает мощность, выше его базовых метрик.
• Инвертор дает переменный ток.
• Аккумулятор накапливает сгенерированную энергию.

Подготовка элементов

Чтобы сделать лопасти для вертикального ветрогенератора, понадобится качественный пластик и/или жесть. Например, лопастную конструкцию можно сделать из пластиковых труб, Тогда к каждой стороне трубы крепятся полукруглые жестяные фрагменты. Высота и радиус вращения должны достигать 70 см. Или же можно изготовить лопастную конструкцию из запчастей.

Для ротора нужны 2 ферритовых диска диаметром 32 см, 6 неодимовых магнитов и клей. Роторная система состоит из двух дисков. Схема каждого диска следующая: нужно так расположить магниты, чтобы их полярность чередовалась, угол между ними составлял 60 градусов, а диаметр размещения равнялся 16,5 см. После правильного размещения магниты заливаются клеем.

Для статора нужно сделать девять катушек с 60 витками медной проволоки диаметром 0,1 см. Чтобы сделать три фазы, катушки необходимо спаять между собой в следующем порядке:

1. Для первой фазы начало 1-ой катушки соединяем с концом 4-ой, а начало 4-ой с концом 7-ой;
2. Для второй фазы делаем то же самое, но начинаем со 2-ой катушки;
3. Для изготовления третьей фазы начинаем с 3-ей катушки.

Форму для катушек делают из фанеры и выкладывают стекловолокном. После размещения фаз их нужно залить клеем и оставить сохнуть на несколько дней.

Монтаж конструкции

Когда с изготовлением составных элементов покончено, можно приступать к их соединению между собой. Сначала нужно соединить ротор и статор:

• В верхнем диске ротора сделайте отверстия для четырех шпилек.
• В статоре сделайте отверстия для крепления к подставке.
• Положите нижний диск ротора на подставку магнитами вверх.
• На нижнем роторе разместите статор и уприте шпильки в алюминиевую пластину.
• Накройте конструкцию вторым роторным диском (магниты расположены внизу).
• При помощи вращения шпилек добейтесь равномерного сближения верхнего и нижнего роторных дисков, после этого шпильки и пластину аккуратно убирают.
• Зафиксируйте генератор гайками.

Готовый генератор прикрутите к осевой мачте. После этого к генератору можно прикреплять лопастную конструкцию. Теперь ваш ветряк готов к установке! Для установки ветряка подготовьте армированный фундамент и зафиксируйте конструкцию растяжкой.

В последнюю очередь подключается электросеть в следующем порядке: энергия от генератора попадает на контроллер, затем собирается на аккумуляторе, а потом преобразуется в переменный ток при помощи инвертора.

Роторы[править | править код]

Роторы — это неотъемлемая часть данного дополнения. Без вставленного ротора не заработает ни один из новых ветрогенераторов. От ротора зависит также эффективность ветрогенератора. Всего в дополнении 5 роторов: тканевый, деревянный, углепластиковый, сверхпрочный и иридиевый, различающиеся по сроку службы, эффективности и поддерживаемым ветрогенераторам. Их крафт и таблица сравнения приведены ниже. Ротор вставляется в специальный (и единственный) слот в GUI ветрогенератора. Начиная с версии 1.0.2.1 ротор начинает работу только при подключенных энергопотребителях/энергохранителях, ранее мог работать вхолостую. Визуальный размер ротора зависит от используемого ветрогенератора. Если используется ветрогенератор сверхнизкого напряжения, ротор будет маленьким, если низкого или среднего — средним, а если большого или экстремального, большим.

Сравнение размеров роторов

Сторону ветрогенератора, с которой будет висеть ротор, всегда можно изменить гаечным ключом или электроключом. Если свинтить или сломать ветрогенератор, не вынув из него ротора, то ротор не выпадет (что будет очень больно, если ротор иридиевый, но если вы играете в одиночной игре или на сервере разрешено творчество, то ротор можно восстановить там).

Просмотр: Шаблон:IC2/Содержимое