Galuega ma le Fuafuaga o Laulau Turbine Matagi Lelei
O ta'avale matagi o se tasi o tekinolosi fa'afouina e vave ona tuputupu a'e i le lalolagi. I tua atu o 'olo maualuluga ma generators e foliga mai e faigata, o lo'o i ai se vaega e taua tele mo le fa'atinoga: o lau o le ta'avale matagi. E pu'eina e lau le malosi o le matagi ma liua i le malosi fa'amekanika i le tulaga o le fa'ata'amilomilo o le rotor, lea e liua i le eletise e le generator. Talu ai ona fegalegaleai sa'o lau ma le matagi, o la latou mamanu e matua a'afia ai le lelei, le malosiaga e maua mai ai, le pisa, le tumau o le fausaga, ma e o'o lava i tau o le fa'agaioiga. O lenei tusiga o lo'o talanoaina ai le galuega a lau o le ta'avale matagi ma mataupu fa'avae o le mamanuina lelei o lau mai le aerodynamic, fausaga, meafaitino, ma le fa'agaioiga.
Galuega Autū o Lau o le Matagi
I se faaupuga faigofie, o lau o le turbine matagi e galue e pei o ni "apa'au" e feliuliua'i. A tafe le matagi i tua atu o le foliga o le lau (airfoil), e fa'atupuina le si'itia, lea e sili atu ona malosi nai lo le toso. O lenei si'itia e fa'atupuina ai le malosi i luga o le ogatotonu o le rotor, ma mafua ai ona feliuliua'i le rotor. O le tele o le lelei o lau e fa'atupuina ai le malosi i le saoasaoa eseese o le matagi, o le tele fo'i lea o le malosi e mafai ona maua mai ai.
Ae o la latou galuega e lē na o le fa'ata'amilomilo o le rotor. E a'afia fo'i e lau:
1. Uiga o le malosiaga o le turbine: o le sootaga i le va o le saoasaoa o le matagi ma le malosiaga ua gaosia.
2. Mausali ma le pulea: o lau o aso nei e masani ona i ai se faiga o le pitch (e fa'ata'amilomilo ai le tulimanu o le lau) e fa'atonutonu ai le avega ma le malosi.
3. Fa'atuatuaina i se taimi umi: e tatau i lau ona tatalia le fa'asolosolo pea o avega, le vevesi, timu, pefu, masima (mo le sami), ma le ono tula'i mai o uila.
4. Pisa ma aafiaga i le siosiomaga: o le mamanu o le pito o le lau e aʻafia ai le pisa faʻalelei.
Fa'avae o le Aerodynamics: Si'itia, Toso, ma le Lelei o le Fa'agaoioiga
E feso'ota'i vavalalata le lelei o le lau ma le fua fa'atatau o le si'itia i le toso (L/D). O se airfoil lelei e maua ai le si'itia maualuga ma le toso maualalo i luga o le tele o tulimanu talafeagai o le osofa'iga. I le fa'agaoioiga, o lau ua mamanuina e taofi ai le tafe o le ea "pipii" (ae le o le fa'atuai) i lalo o le tele o tulaga fa'agaoioiga, aua o le fa'atuai e fa'aitiitia ai le si'itia ma fa'ateleina tele ai le toso.
O le tapula'a fa'ateorē o le fa'aaogāina o le malosi o le matagi ua ta'ua o le tapula'a Betz, lea e tusa ma le 59,3% o le malosi fa'agaoioiga o le matagi e le mafai e se turbine lelei ona sili atu i lo le 59.3%. O le mamanu lelei o lau e fa'amoemoe e fa'alatalata atu i lenei tapula'a e ala i le fa'aitiitia o le gau o le aerodynamic ma le masini ma fa'atumauina le fa'agaioiga lelei i saoasaoa eseese o le matagi.
Fa'asologa Autū o le Fuafuaga o le Lau
1. Umi o le Lau ma le Eria e Salu ai
O le malosi e mafai ona pu'eina e se turbine e fa'atatau i le eria ua sosolo i ai le rotor, e pei o le πR² (R = radius o le rotor). O le mea lea, o le fa'alauteleina o lau e fa'ateleina ai le gafatia o le malosi. Peita'i, o lau uumi e fa'ateleina ai fo'i avega e punou ai, mamafa, mana'oga o meafaitino, ma lu'itau o felauaiga ma fa'apipi'i. E tatau i tagata mamanu ona paleni le malosi e maua ma tau o le fausiaina ma le fa'atulagaina.
2. Fa'ata'ita'iga o le Airfoil (Foliga o le Vaega Fa'alava)
E eseese le airfoil o vaega ta'itasi o le lau. O le vaega e lata ane i le a'a e masani ona mafiafia mo le malosi o le fausaga, ae o vaega i fafo e manifinifi mo le lelei o le aerodynamic. O airfoil fa'aonaponei e masani ona mamanuina fa'apitoa e onosa'i i le ma'a'a o le luga (e mafua mai i le palapala po'o iniseti) ma tumau pea le aoga i le fesuia'iga o numera Reynolds i le umi o le lau.
3. Fa'asalalauina o le milo i luga o le lau
O le saoasaoa o le ea e "lagona" e le lau e faʻateleina mai le aʻa i le pito ona o le saoasaoa o le viliina e faʻateleina. Ina ia faatumauina se tulimanu sili ona lelei o le osofaʻiga i radius taʻitasi, e faia se milo i le lau: o le vaega e lata ane i le aʻa e tele atu lona tulimanu geometric pitch, ae o le vaega e lata ane i le pito e laʻititi. O le milo lelei e fesoasoani i le lau atoa e galue latalata atili i lona tulaga aerodynamic sili ona lelei, faʻateleina ai le torque ma faʻaitiitia ai le stall.
4. Tufatufaina o le Chord (Lautele o le Pa)
O le Chord o le lautele o le vaega fa'alava o le lau. I se tulaga lautele, e lapo'a le chord e lata i le a'a e maua ai le tele o vaega fa'alava mo le fausaga ma le aerodynamics i saoasaoa maualalo. A agai atu i le pito, e fa'aitiitia le chord e fa'aitiitia ai le toso ma le leiloa o le pito. O le tufatufaina lelei o le chord e fa'amautinoa ai le tufatufaina lelei ma le malosi o le avega i luga o le lau.
5. Fua Faatatau o le Saosaoa o le Tip (TSR)
O le Tip Speed Ratio o le fua faatatau lea o le saoasaoa o le pito o le lau i le saoasaoa o le matagi. E aʻafia e le TSR le lelei ma le pisa. O le TSR maualuga e mafai ona faʻaleleia atili ai le lelei o le aerodynamic, ae faʻateleina ai foʻi le pisa ma avega faʻagaoioia. O turbines faʻaonaponei e masani ona faʻagaoioia i se TSR sili ona lelei faʻapitoa, ma o lau ua mamanuina e ausia ai le peak power coefficient (Cp) i lena TSR.
Fuafuaga mo le Puleaina o le Pitch ma le Fa'agaioiga
O lau o turbine faʻaonaponei e masani ona i ai le pitch control, o le gafatia lea e sui ai le tulimanu o le lau e faʻatatau i le matagi. O le pitch control e aoga mo:
– Fa'aleleia atili le malosi i matagi malolosi: o lau e fa'atatau ia maua ai le si'itia maualuga e aunoa ma le fa'atuai.
– Fa'atapula'aina o le malosi i matagi malolosi: a mae'a ona o'o i le malosi masani, ona suia lea o le leo e "fa'aumatia" ai nisi o le malosi ma puipuia ai le soona fa'aaogaina.
– Saogalemu: i tulaga ogaoga, e mafai ona tulei lau i se tulaga e pei o se fulufulu manu (toetoe lava a tutusa ma le matagi) e taofi ai le rotor.
A aunoa ma le pulea lelei, o se mamanu o le lau e aoga i se tasi tulaga e ono le saogalemu pe le mautu foi i se isi tulaga. O le mea lea, o le mamanu aerodynamic e fesoʻotaʻi pea ma le faiga pulea.
Mafaufauga Fa'atulagaina: Malosi ae Mama
E tatau ona mama lau o le uili ina ia faigofie ai ona feliuliuaʻi ma faʻaitiitia ai le mamafa i luga o le uʻamea ma le pusa kia (pe a iai), ae e tatau foʻi ona matuā malolosi. O avega autū e aofia ai:
– Avega punou i le itu taumatau (e tutusa ma le va’alele o le vili) ona o le mamafa o le matagi.
– Avega i autafa (i le vaalele o le taamilosaga) ona o le kalave ma le malosi fa'ata'amilomilo.
– O avega o le vaivai ona o taamilosaga faifai pea i le tele o tausaga o le faʻaaogaina.
O le mamanu o le fausaga o le lau e masani ona aofia ai ni spars (laupapa autu), ni upega sele, ma ni atigi. O le vaega o le a'a e fa'amalosia e fa'aliliu ai le avega i le ogatotonu. O le lu'itau tele o le puleaina lea o le pi'o o le pito o le lau e puipuia ai le lavea o le 'olo, aemaise lava i luga o turbines tetele.
Meafaitino o le Lau: Tu'ufa'atasi e pei o le Tulaga Masani
O le tele o lau o turbine matagi e faia mai mea faʻapipiʻi e pei o:
– Alava tioata (GFRP): e taatele ona e taugofie ma e malosi tele.
– Alava kaponi (CFRP): e mama ma malō, talafeagai mo lau e matuā uumi, ae e sili atu ona taugata.
– Epoxy po'o le polyester resin o le matrix, fa'atasi ai ma se totonugalemu e pei o le balsa po'o le foam e fa'ateleina ai le ma'a'a e aunoa ma le fa'aopoopoina o le mafiafia.
O le filifilia o meafaitino e aʻafia ai le faʻatinoga ma tau o le olaga atoa. O naifi mama e mafai ona faʻaleleia atili ai le lelei ma faʻaitiitia ai le mamafa, ae o tau muamua e ono maualuga atu. E le gata i lea, o le toe faʻaaogaina o naifi tuʻufaʻatasi o se popolega tele, e mafua ai ona faʻaauau pea ona faʻafouina meafaitino ma auala e toe faʻaaogaina ai.
Fuafuaga e Fa'aitiitia ai le Pisa
O le pisa o le matagi e mafua mai i pito o lau ma le tafega fenumiai. O fuafuaga mo le mamanuina e faʻaitiitia ai le pisa e aofia ai:
– O le pito i tua e ma'ai ma serrated e vaeluaina ai ni pu tetele i ni pu laiti.
– O foliga faapitoa o tumutumu e pei o tumutumu ua sosolo ese po o apa'au laiti e fa'aitiitia ai le leiloa o tumutumu a'o fa'aitiitia ai le pisa.
– Tausiga o le laualuga lamolemole ma le pito i luma e puipuia ai le vave faaleagaina ma tumau ai le mautu o le tafe.
E taua tele le faʻaitiitia o le pisa mo le taliaina e le lautele, aemaise lava mo turbine i luga o le matafaga e lata ane i nofoaga e nonofo ai.
Tete'e atu i le Luga ma le 'Ele'elea o le Pito Ta'imua
O se tasi o faʻafitauli tele o le soloia o le pito i luma ona o le timu, vaega o le efuefu, poʻo le masima. O le soloia e faʻateleina ai le maʻalili o le fogaeleele, faʻaitiitia ai le L/D, ma iu ai ina faʻaitiitia ai le gaosiga o le malosi. O le mea lea, e tatau foʻi i lau lelei ona:
– E iai se ufiufi e tete'e atu i le 'ele'ele,
– Fuafuaina mo le faigofie ona siakiina ma toe faaleleia,
– Mafaufau i tulaga o le nofoaga (tau, malosi o timuga, oneone).
Tuufaatasiga o le Fuafuaga: Malosiaga ma le Lelei o le Tamaoaiga
E le mafai e le mamanuina o le lau ona na o le tulimataʻia o le maualuga o le lelei o le aerodynamic. O le sini a le alamanuia o le Tau maualalo o le Malosiaga Faʻatulagaina (LCOE). O lona uiga o se lau e lelei o se tasi e gaosia le tele o le malosi i lona olaga atoa aʻo pulea le gaosiga, faʻapipiʻiina, tausiga, ma tau o le faʻaletonu. O le faʻaleleia atili faʻaonaponei e masani ona faʻaaogaina ai faʻataʻitaʻiga aeroelastic (o se tuʻufaʻatasiga o le aerodynamics ma le structural elasticity), suʻega o le alavai matagi, ma le auʻiliʻiliga o faʻamatalaga faʻatino i le fanua.
Fa'ato'a
O lau o le matagi o se vaega taua i le liua o le malosiaga o le matagi i le eletise. O la latou galuega e le gata o le pu'eina o le matagi ae ia mautinoa foi o le turbine e galue ma le mautu, saogalemu, tumau, ma le taugofie. O le mamanuina lelei o lau e tu'ufa'atasia ai le fa'aleleia atili o le aerodynamics (airfoil, twist, chord, tip design), control systems (pitch and operating strategy), structural considerations (malosi ma le vaivai), composite material choice, ma le tete'e atu i le pisa ma le luga. Faatasi ai ma le alualu i luma i le mamanu ma tekinolosi o meafaitino, o lau o le matagi o lo'o fa'aauau pea ona fa'aleleia ina ia umi, atamai, ma sili atu ona aoga—e fa'alauiloa ai le malosiaga o le matagi o se poutū taua o le suiga i se faiga eletise mama ma gafataulimaina.
