Горизонтальный ветрогенератор: Горизонтальный ветрогенератор

Горизонтальный ветрогенератор

Ветрогенераторы горизонтального типа

Большая часть выпускаемых ныне ветрогенераторов это установки с горизонтальной осью вращения. Условно говоря, горизонтальный ветрогенератор похож на вентилятор. При этом разработчики с давних пор ищут наиболее оптимальный вариант такого ветрогенератора.

Ведь, как известно, выигрывая в чём-то одном, проигрываешь в другом. Чем меньше лопастей, тем быстрее вращается винт, тем большую мощность можно получить от генератора. Но чем быстрее, тем шумнее, тем позднее момент страгивания винта при слабом ветре, тем сильнее опасность дисбаланса ветряка. Всё это берут в расчёт при размышлениях какой ветрогенератор горизонтальный купить?

Наша практика свидетельствует – наиболее сколь комфортными, столь и надёжными являются трёхлопастные. Эти ветряки, показывая приемлемую производительность, с успехом могут работать в местах дачной и коттеджной застройки. Например, ветрогенератор горизонтальный 3 кВт вполне способен обеспечить электроэнергией семью, проживающую в собственном доме.

Какой горизонтальный ветрогенератор купить Вам поможет наш каталог. Там представлены ветряки различных типов и мощностей.

Вертикальный или горизонтальный ветрогенератор

В последнее время всё больший интерес проявляется к вертикальноосевым ветрогенераторам. Им посвящён отдельный раздел, там рассматриваются их особенности. Отмечается, что они имеют множество преимуществ. Однако сбрасывать со счетов горизонталки ни к чему. Проведём небольшое сравнение ветрогенераторов вертикального и горизонтального.

Какие аргументы относительно выработки и прочего в отношении вертикалок не приводи, цена их гораздо выше горизонтальных. Горизонтальный ветрогенератор стоит в полтора-два раза дешевле. Вес вертикального вместе с ротором выше, следовательно, тяжелее поднять его на высоту, где ветер сильнее. Поэтому, какой ветрогенератор лучше вертикальный или горизонтальный определить в силах только сам заказчик. Мы этому лишь способствуем.

Горизонтальный ветрогенератор: типы, основные особенности

Ветрогенераторы – один из наиболее доступных видов получения энергии без использования ископаемого топлива. Ветер, как природное явление, образуется в результате неравномерного прогрева атмосферы Земли, неровностей земной поверхности и естественного вращения нашей планеты. Поэтому ветер присутствует абсолютно во всех районах Земли. Первым прототипом ветрогенераторов стали ветряные мельницы, которые преобразовывали энергию ветра в механическую энергию. С изобретением электрических машин стало возможным преобразовывать энергию ветра и в электрическую энергию.

Современные горизонтальные ветрогенераторы представляют собой установку, которая служит для переработки кинетической энергии ветра в механическую энергию с помощью лопастей, а потом в электрическую при помощи электрического генератора. Ветрогенераторы могут использоваться как для промышленного производства электроэнергии, так и для бытового. Ветрогенераторы промышленного назначения имеют достаточно большую мощность, а в одном таком ветропарке могут устанавливаться до нескольких сотен ветряков. Для бытового использования, как правило, устанавливается один ветрогенератор, подключенный к системе домашнего электроснабжения, которая включает в себя также накопительные аккумуляторы. Стоимость бытовых систем автономного электроснабжения на основе ветрогенераторов или солнечных батарей, или их комбинированные варианты, все еще остается достаточно большой, поэтому широкого распространения они еще не получили.

Принцип действия ветрогенератора прост: в момент прохождения ветра через турбину происходит вращение лопастей установки за счет кинетической энергии ветра, связанных механически с валом редуктора и генератора. Генератор является тем элементом, за счет которого вырабатывается электроэнергия и передается в сеть. Сами лопасти и генератор устанавливаются в верхней части ветряка на стальной мачте, высота которой может достигать 100 метров. Электрооборудование, аккумуляторы и преобразователи для удобства эксплуатации располагают на уровне земли. Особой разницы в принципе действия бытовых и промышленных ветрогенераторов нет, отличия имеются только в выходных параметрах генератора: мощность; величина напряжения; род тока (постоянный или переменный). Промышленные ветрогенераторы также имеют системы слежения за направлением и силой ветра, которые позволяют поворачивать лопасти для получения максимального эффекта.

В зависимости от количества лопастей ветрогенераторы разделяются на одно-, двух-, трех- и многолопастные.

1. Однолопастные ветрогенераторы выпускаются мощностью до 10кВт. За счет уменьшения количества лопастей существенно снижается момент инерции при вращении лопастей, что позволяет увеличивать скорость вращения лопастей.
2. Двухлопастные ветрогенераторы состоят из 2 лопастей, уравновешивающих друг друга.

3. Трехлопастные ветрогенераторы – самый распространенный тип ветрогенераторов. Мощность таких установок может достигать 7МВт.
4. Многолопастные ветрогенераторы могут иметь до 50 лопастей. Применяются для ветронасосных систем.

Как уже отмечалось, использование энергии ветра для производства электроэнергии — это общедоступный и возобновляемый источник, не производящий пагубных выбросов вредных и ядовитых веществ или парниковых газов в атмосферу. Ветрогенераторы не требуют дополнительных затрат после своей установки, не учитывая выхода из строя энергетического оборудования и поломок в механических звеньях ветрогенератора.

Роторный ветрогенератор своими руками: материалы, особенности сборки и установки

С началом промышленного использования ветрогенераторов в качестве объектов по производству электроэнергии выявился существенный недостаток таких установок – повышенный шум при работе. Установка большого количества ветрогенераторов является преградой для некоторых птиц и летучих мышей, совершающих полет. Большие ветропарки требуют и больших площадей на суше или в прибрежной зоне, где уже невозможно будет вести эксплуатацию земельных наделов и проводить лов рыбы. Основным же ограничением по установке ветрогенераторов служит непостоянство ветра или малая его скорость, которая не позволит эффективно использовать его мощность.

Горизонтальные ветрогенераторы разных типов.

Горизонтально-осевые ВЭУ (горизонтальные ветрогенераторы), в зависимости от количества лопастей можно разделить на одно-, двух-, трех- и многолопастные. Основным недостатком горизонтально-осевых ветрогенераторов является необходимость ориентации ротора на ветер, что требует внедрения дополнительных механизмов или способов ориентации. Основным достоинством ветрогенераторов с горизонтальным ротором является их более высокая эффективность работы, за счет меньшего разброса углов атаки на рабочих режимах, а так же, за счет возможности у отдельных ВЭУ управлять углом установки лопастей. Ветроагрегаты горизонтально-осевых ВЭУ, по сравнению с вертикально-осевыми, имеют более низкие массогабаритные параметры, при прочих равных условиях.

Однолопастные ветрогенераторы
Однолопастные ветрогенераторы имеют одну лопасть и противовес, выполняющий роль балансирующего механизма. Достоинством однолопастных роторов, по сравнению с многолопастными, является их более высокая скорость вращения за счет более низкого момента инерции. Это позволяет использовать в их схеме прямоприводные синхронные электрогенераторы, рассчитанные на более высокие обороты вращения, и как следствие, имеющие меньшие массогабаритные размеры. Кроме этого, ротор этой конструкции имеет более низкую стоимость за счет уменьшения числа лопастей. В настоящее время выпускаются однолопастные ВЭУ мощностью до 10 кВт, с диаметром ротора до 7 м, см. рисунок 1, предлагаемые компанией ООО «Электроветер», Россия.

Двухлопастные ветрогенераторы
В сравнении с ВЭУ с количеством лопастей три и более, двухлопастные имеют те же преимущества, что и однолопастные. Еще одним безусловным достоинством этих ветрогенераторов является уравновешенность ротора при любом угловом положении лопастей, за счет четного их количества. Это их достоинство нашло применение в самоподъемных ветрогенераторах малого и среднего диапазона мощностей. При подъеме с земли или опускании на землю самоподъемных двухлопастных ветрогенераторов, плоскость их ротора, при любом угловом положении лопастей будет стремиться занять горизонтальное положение, что значительно упрощает технологию процесса подъема или опускания этих ВЭУ. Примером самоподъемной двухлопастной ветроустановки является Gev MP, номинальной мощностью 275 кВт, французской фирмы Vergnet S.A. (рисунок 2).

Трехлопастные ветрогенераторы
Трехлопастные горизонтально-осевые ВЭУ являются наиболее распространенными из предлагаемых на рынке ветряков. Их номинальная мощность составляет от нескольких ватт до 7 МВт. Все ветроэнергетическое оборудование большой мощности (от 500 кВт и выше) представляют трехлопастные горизонтально-осевые ветрогенераторы. На сегодняшний день, ветроустановкой, имеющей самую большую номинальную мощность, является трехлопастная Enercon E-126, номинальной мощностью 7 МВт.

Многолопастные ветрогенераторы
Многолопастные ВЭУ (рисунок 4) имеют большое количество лопастей, которое у некоторых моделей может достигать 50 единиц. Ротор этих ветрогенераторов имеет большой момент инерции, вследствие чего, имеет более низкие скорости вращения, но при этом, развивает более высокий крутящий момент. Эта их особенность является достоинством при работе в ветронасосных системах, именно в этой области промышленного применения они заняли нишу.

(с)Компания «Активити»

Ветрогенераторы — «Гелио-Крым»

Энергию ветра рентабельно использовать в районах, где среднегодовая скорость ветра более 3 м/с. К общему удовольствию, Крым соответствует данному критерию, и ставить Ветро Энергетические Станции (ВЭС) в Крыму — выгодно! Кроме внешних, в Крыму наблюдаются и местные ветры: бризы, горно-долинные и фёны. Скорость местных ветров 5 — 8 м/сек. На южных склонах Крымских гор (Севастополь — Алушта — Коктебель), на горно-долинную циркуляцию накладываются бризовые ветры.

Все ветра складываются в общую выработку электроэнергии.

Посмотрите на карту основных, внешних ветров в Крыму:

Зимой и ночью, когда солнце мало светит и все спят, наш ветряк будет работать на Вас!

Специально для Крымских метеоусловий, мы предлагаем к использованию вертикальные ветрогенераторы с «самолётным крылом» отечественных изобретателей — производителей.

Смотрите: «Модели и цена вертикальных ветрогенераторов»

Почему вертикальные, а не горизонтальные?

• в Крыму, за 1 год, они вырабатывают электроэнергии почти в 2 раза больше горизонтального аналога
• не нужны большие открытые пространства — вырабатывают энергию даже от морского бриза
• начинают работать на малых скоростях ветра 2-3 м/сек и выходят на номинальную мощность при 8-10м/сек. Тогда как горизонтальный ветрогенератор стартует лишь при 8 м/сек и лишь при 12 м/сек выдает заявленную мощность. А 12 м/сек это — сильный ветер и редкое явление.
• да, горизонтальный дешевле, но зачем он нужен если он не вращается?
• предпочтительнее для частных домовладений (бытовой сектор)
• вертикальный ветряк фактически бесшумен, он тихоходный
• можно устанавливать около частного дома и на крыше. Жучки и даже пчёлы его не боятся!
• раз тихоходный, значит более надежный
• они не нуждаются в переориентации при смене направлений ветра
• они берут энергию не только от горизонтальных потоков ветра, но и от вихревых, нисходящих и восходящих, морских бризов
• устойчивы к штормовым ветрам и резким порывам ветра — буреустойчивые

Выработка электроэнергии вертикальным ветряком мощностью 1кВт в Крыму

Зачем?

• неисчерпаемый источник энергии
• ночью, при минимальном расходе электроэнергии, аккумуляторы заряжаются энергией ветра
• самоокупающаяся ветроэлектростанция с долгосрочной выгодой
• даёт автономность и независимость
• даёт необходимую добавочную мощность к питающей электросети, в случае ограниченных мощностей
• резервное электропитание, при частых пропаданиях сети
• даёт качественную электросеть, при больших отклонениях напряжения у потребителя
• существенную экономию денежных средств, ведь тарифы растут
• поддержание и повышение Вашего имиджа
• украшения Вашего ландшафта
• можно бесконечно любоваться как горит огонь, течет вода и работает Ваш ветрогенератор

В базовый комплект входят: мачта, генератор, ротор, лопасти, закладные элементы, контроллер. Аккумуляторы и инвертор в базовый комплект не входят, подбираются по тех заданию, так как для различных ветровых условий и электрических нагрузок на одну и ту же модель ветроэлектростанции возможна установка разных по мощности инверторов и различного количества аккумуляторов.

Ветер — неисчерпаемый источник энергии. Использовать эту энергию люди пытались испокон веков.

 Многим кажется, что внедрение альтернативных источников энергии — явление сугубо современное. Между тем в СССР энергию ветра пытались использовать для электрификации страны еще в годы первой пятилетки

Именно в Крыму была построена первая в мире промышленная ВетроЭлектроСтанция. Экспериментальный ветроагрегат мощностью 100 кВт был разработан и установлен в Балаклаве в 1931-м. До войны он вырабатывал электроэнергию для трамвайной линии Балаклава — Севастополь. Во время войны был разрушен фашистами.

Электроэнергия, вырабатываемая ветрогенератором, поступает в контроллер и заряжает аккумуляторные батареи. Питание потребителей осуществляется через инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный 220В / 380В, 50Гц.

ВЭС может использовать в составе комплекса с дизельным или бензиновым генератором, солнечными батареями. Включаемый в систему бензиновый генератор, солнечные батареи используются как резервные источники подзарядки аккумуляторных батарей и добора необходимой электрической мощности, на случай длительного безветрия. Таким образом, создается надежная и экономная система автономного гарантированного электроснабжения.

Совместив солнечную батарею и ветряк можно вполне покрыть свои нужды в энергообеспечении дома

Солнечные батареи хорошо и много работают летом и плохо зимой, когда день короток и солнышко далеко от земли. А ветрогенераторы сохраняют свою эффективность в зимний период. Важно и то, что порывистые сильные ветра наблюдаются в пасмурную погоду. Следовательно, совместное применение ветрогенераторов и солнечных панелей достаточно обоснованно.

Сравнение вертикального и горизонтального ветрогенератора

Для примера я хочу сравнить два вида самых простых и распространенных видов ветрогенераторов. Первый вертикальный типа Савониус, и обыкновенный пропеллерный. Почему-же мощность этих типов и их обороты существенно отличаются. А дело в том что вертикальный ветрогенератор использует силу напора ветра, а пропеллер так называемую подъемную силу, которая возникает в силу возрастания давления в точке где проходит прямой поток воздуха сквозь лопасти, и тот, что отражается от лопасти.

Принцип работы вертикального ветрогенератора типа Савониус

Но обо всем по порядку, и так как-же работает вертикальный ветрогенератор самого простого типа. Его можно назвать по разному, но это по сути будет Савониус. Вращение ротора основано на разности давлений ветра на лопасти. Можно себе представить ротор подобного ветрогенератора. Ветер налегает на лопасти и давит, вогнутая лопасть задерживает поток воздуха и его кинетическая энергия давит на эту лопасть, а та лопасть что возвращается имеет выпуклую форму по отношению к ветру и поток ветра просто с нее сваливается. Поэтому возникает разность давления.

Чем сильнее ветер тем больше разность давления и следовательно мощность ротора растет и обороты тоже. Но обороты не могут превысить скорость ветра, так-как толкать тогда ветер не сможет лопасть. Самые большие обороты могут только приблизится к скорости ветра, но не могут достигнуть ее так-как возвращающиеся лопасти тоже испытывают давление. И при максимальных оборотах ротор имеет КПД 0% , так-как вся энергия уходит на раскрутку ротора. Но при нагрузке обороты ротора падают и пропорционально падению оборотов растет и мощность на валу. Максимальная мощность достигается при скорости вращения в два раза меньшей скорости ветра. Например если скорость ветра 10м/с то максимальная мощность будет на валу при скорости движения конца лопасти 5м/с. Если-же обороты увеличиваются, то мощность падает, а если обороты под нагрузкой падают, то ветер просто не успевает проваливаться и набегает как ком на лопасть, этот ком ветра быстро увеличивается, и новые порции ветра натыкаясь на ком расходятся в стороны, так отражается большая часть энергии ветра и в итоге на роторе существенно падает крутящий момент.

Ветер действующий на ротор ветрогенератора

Линиями показано направление ветра действующее на лопасти

Принцип работы горизонтального ветряка («пропеллера»)

Принцип работы классического винта в корне отличается от работы вертикального ротора. Можно так-же представить себе вращающийся винт и набегающий поток ветра на лопасти. Когда ветер набегает на лопасть, то этот ветер отражается от нее и под углом выбрасывается в сторону позади лопасти. Но в это -же время сквозь лопасти так-же идет и прямой поток воздуха. При столкновении двух потоков образуется давление, которое и выталкивает лопасть. Чем больше образуется давление тем сильнее оно выталкивает лопасть. Таким образом обороты лопасти не привязаны к силе ветра, а зависят от давления созданного на стыке двух потоков ветра.

Таким образом скорость вращения кончика лопасти может превышать в разы скорость ветра. И так-же здесь кроется ответ «Почему маленькие лопасти работают лучше чем огромные». А все потому что в создании давления участвует весь поток ветра попадающий в плоскость вращения винта. И через узкие лопасти может проваливаться больше воздуха не задерживаясь а лишь отработав доли секунды. Так-же аэродинамически тонкие лопасти дают меньшее лобовое сопротивление потоку в плоскости вращения.

Здесь получается наоборот, мощность винта растет с ростом оборотов, чем быстрее лопасть вращается тем больше ветра она отражает за единицу времени. Давление растет еще больше и сильнее выталкивает лопасть. Теоретически этот рост оборотов давления и мощности бесконечен если бы не другие факторы, которые все ограничивают. Так например когда ветровой поток не успевает проваливаться то спереди винта нарастает воздушная подушка, с которой сваливается основной поток ветра в стороны, следовательно мощность ветра просто сваливается с подушки в стороны и винту перепадает очень мало энергии.

Например у много-лопастных винтов предел давления наступает очень быстро, поэтому они менее оборотистые. Так-же кроме превышения давления лопасть вращаясь попадает в зону повышенного давления созданного впереди идущей лопастью и это давление тормозит лопасть, поэтому чем больше лопастей тем сильнее происходит торможение.

Самые эффективные одно-лопастные винты, так-как лопасти при вращении не мешает повышенное давление от впереди идущих лопастей, а только сопротивление потока, но конечно до того момента пока лопасть не упирается в давление созданное ей самой. Поэтому обороты у этих винтов самые большие, но тоже имеют свой придел. Так-же этот придел наступает когда давление достигает большой величины и поток воздуха не успевает проваливаться через винт и нарастает воздушной шапкой на винте, в следствие чего новые порции воздуха натыкаясь на эту подушку расходятся в стороны.

Ветер действующий лопасть

На рисунке показано как дует ветер и где образовывается зона давления на лопасть

Подгонка ветроколеса к генератору

По вышеописанным принципам и причинам вертикальный и горизонтальный винты работают по совершенно разным принципам. Но самое главное это когда винт хорошо подогнан к генератору. Например если в случае вертикального ветрогенератора поставить слишком мощный генератор, то ротор не выйдет на обороты с максимальным КПД и будет большой недобор мощности из-за того что сильно заторможенный ротор не будет успевать переваривать поток ветра и спереди винта образуется ветровая шапка, которая будет отражать основной поток ветра.

Если-же поставить слабый генератор, то ротор будет набирать большие обороты и в следствии чего мощность будет падать, так-как чем быстрее лопасть вращается тем меньше на нее давит напор ветра, она же уходит от него. В итоге небольшой прирост оборотов, но дальше мощность падает и даже под небольшой нагрузкой обороты все равно не растут.

Так-же, но наоборот с горизонтальным винтом. Если генератор слишком мощный, то винт не сможет выйти на максимальные обороты и следовательно не сможет от ветра получить всю возможную мощность. Обороты даже при усилении ветра не будут дальше расти, а набегающий поток будет просто срываться с медленно вращающейся лопасти. А если генератор слабый, то обороты винта будут всегда на пределе, а значит точка максимального давления будет превышена и лобовое сопротивление вращающихся лопастей не позволят оборотам расти и мощность винта упадет, в итоге из-за предела по оборотам мощности не будет расти.

Поэтому в обоих случаях нужно чтобы мощность генератора четко соответствовала мощности и о оборотам винта при разной скорости ветра. Например если пропеллер диаметром 1,2м при 5м/с имеет 500 об/м, и мощность на валу около 40 ватт, то генератор нужен чтобы на 500 об/м нагружал винт не более 35ватт, и не менее 30 чтобы впустую не тратить энергию винта. Так-же при больших оборотах, к примеру тот-же винт при 10м/с выдаст около 400 ватт энергии на валу при оборотах где-то 1200об/м, значит и генератор должен на этих оборотах нагружать не более 350 ватт. Если учесть что КПД генератора где-то 0,8 то реально электрическую мощность можно ожидать около 300 ватт на 10 м/с.

Ветрогенераторы с горизонтальной и вертикальной осью Статьи о ветряных установках

« Назад Классификация установок с приводом от ветра Классификация типов ветрогенераторов начинается с положения их оси: Установки с горизонтальной осью или горизонтальные. Высокая скорость вращения обеспечивает достаточно высокий к.п.д. Большинство энергетических генераторов строят по этой схеме. Бывают несколько разновидностей. Все используют лопасти с поперечным профилем, аналогичным профилю крыла. Однолопастные – вместо второй лопасти установлен небольшой обтекаемый противовес. Могут развивать высокую скорость и за счет этого уменьшить вес и габариты установки. Двухлопастные – от предыдущих почти не отличаются. Трехлопастные – подавляющее большинство промышленных мощных установок. Мощность может достигать 5 – 8 МВт. Многолопастные – до 50 лопастей. Тихоходные, с большой силой вращения. В ХХ веке использовались для водяных насосов. Установки требуют флюгерный механизм. На сильном ветре нужно торможение или флюгирование лопасти, т. е. ее поворота для уменьшения скорости. С вертикальной осью, т. е. вертикальные ветрогенераторы. Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения Вращение начинается при малейшем движении ветра. Его направление не имеет значения. Наиболее известные конструкции ветрогенераторов с вертикальной осью вращения: С роторами Савониуса. Роторы по горизонтали имеют S-образную форму. Характеризуются небольшой скоростью и большим моментом. Бывают двух- и многолопастные конструкции.Разновидностью является щелевой ротор Савониуса, в котором между лопастями в зоне оси механизма имеется щелевой зазор, который увеличивает эффективность вращения. С ротором Дарье. Несколько узких лопастей полукруглой или треугольной формы с профилем крыла. Малый момент в начале движения компенсируется большой скоростью. Удельная мощность по отношению к массе достаточно велика. С ротором на эффекте Магнуса. Подъемная сила возникает при вращении цилиндра. Разновидностями являются роторы Флетшера и Мадараса. При обтекании цилиндра потоком воздуха и его вращении возникает сила, перпендикулярная направлению потока. Ортогональные ветродвигатели или малые ветрогенераторы. Несколько лопастей параллельных оси установки, размещенных на небольшом расстоянии от оси. Эффективность снижается движением лопастей против ветра на нерабочей части. Число лопаток – от трех до десятка. Многолопастные роторные ветрогенераторы с направляющим аппаратом. Снаружи установлено несколько неподвижных поворачивающихся плоскостей, направляющих поток воздуха на вращающиеся лопасти. Поток воздуха подается под самым оптимальным углом, повышая энергоэффективность устройства.

Как сделать горизонтальный ветрогенератор своими руками: советы экспертов

За последние годы ветроэнергетика укрепила позиции среди других сфер отрасли. Доля этой сферы в общем объеме вырабатываемой энергии стабильно растет, есть сегодня целые страны, применяющие ветрогенераторы в качестве основных устройств для генерации электричества. Так, например, в Дании на 2015 год с помощью ветрогенераторов производилось 42% всего электричества в стране. Чуть отстают от этого государства Португалия (27%), Испания (20%), Ирландия (19%) и Германия (18,8%). Несомненным лидером по развитию ветроэнергетики в стране сегодня является Китай. По данным WindPower Intelligence, мощность установленных ветроэлектростанций в этой стране составляет 171,8 Гвт. За 2017 год страна ввела порядка 19,5 Гвт мощностей в эксплуатацию — это 37% от общего объема мировых мощностей.

Что касается России, то в отношении вопросов, связанных с энергией ветров, наша страна занимает срединное положение. С одной стороны — невероятно большая территория и равнины формируют достаточно ровные ветры. Но есть и другая сторона — ветры в России преимущественно медленные, низкопотенциальные. В некоторых районах, особенно малообжитых, наблюдаются буйные ветры, поэтому возможность построить на участке горизонтальный ветрогенератор своими руками для россиян кажется очень привлекательной.

Кроме того, можно сочетать ветровые установки с другими источниками альтернативной энергии, например, с солнечными электростанциями.

Горизонтальные ветрогенераторы: особенности конструкции

Превосходство горизонтальных ветряков над вертикальными в плане КПД особенно сильно проявляется, если речь идет о промышленных масштабах. Однако количество лопастей у горизонтальных ветряков ограничено, чтобы не увеличивать нагрузку на длинную мачту ветрогенератора. В случае, если речь идет о строительстве конструкции больших размеров, велика вероятность, что в какой-то момент давление на крыльчатку с множеством лопастей станет выше допустимых пределов, и в таком случае мачта просто не выдержит нагрузки, сломается. Именно поэтому промышленные турбины имеют обычно не более трех лопастей.

С конструкциями меньшего размера можно экспериментировать: например, в райцентре Михайловское были созданы горизонтальные ветряки, способные давать заряд при ветре три или даже два метра в секунду.

Еще одна особенность горизонтальных ветрогенераторов — возможность их наведения на ветер. Так как направление ветров над земной поверхностью нестабильно, ось вращения ветрогенератора должна быстро корректироваться при необходимости. Крупные конструкции устанавливаются чаще там, где преобладает единственное направление воздушных потоков, поэтому возможность корректирования оси вращения ограничена. В случае с небольшими ветряками используются специальные механизмы — хвостовики, которые корректируют положение ветрогенератора в автоматическом режиме.

Как построить горизонтальный ветряк своими руками

Чтобы обеспечить частный загородный дом энергией, будет достаточно устройства, мощность которого не превышает 1 кВт. При таких параметрах, согласно законодательству РФ, ветрогенератор можно приравнять к бытовому изделию, соответственно, можно смело строить горизонтальный ветряк своими руками, не заботясь о согласованиях в различных инстанциях — для монтажа подобных конструкций не требуются какие-либо сертификаты.

Пример плана строительства горизонтального ветряка

Если решили создать горизонтальный ветрогенератор своими руками, чертежи — первое, с чего следует начать. После того как на бумаге отдельные элементы сольются в одну понятную, логичную схему, можно приступать к строительству. Горизонтальные ветрогенераторы чаще имеют один и тот же состав элементов: высокая мачта (чтобы доставить ветряк на нужную высоту, где ветру не будут мешать ни строения, ни деревья), крыльчатки с парой-тройкой продолговатых пластиковых лопастей. Также конструкция предполагает использование сопутствующей аппаратуры, хвоста (стабилизатор, который в автоматическом режиме будет поворачивать крыльчатку в соответствии с воздушными потоками).

1. Источник тока. Это могут быть автомобильные , но наиболее простой вариант — установка электродвигателей. Для домашнего ветрогенератора подойдут моторы постоянного тока с 30-100 Вольтами напряжения. Хорошие модели, подходящие для наших целей, выпускает компания Ametek, но можно посмотреть двигатели с подходящими параметрами и у других производителей. Эксплуатируясь в режиме генератора, такие моторы позволяют получить до 50% от заявленного напряжения. Проверить КПД мотора просто — подключите автомобильную лампу на 12 вольт к электрическим выходам и крутаните вал мотора: если технические показатели подходят, лампа загорится.
2. Лопасти. Для изготовления лопастей можно использовать трубу из пластика. Диаметра в 15-20 см вполне хватит для наших целей. Из куска трубы длиной в 60 см можно изготовить четыре лопасти, но для самодельного ветрогенератора будет достаточно трех. Возьмите пластиковую трубу (например, сантехническую), отрежьте нужную длину плюс несколько сантиметров для обработки в дальнейшем. Получившийся обрезок нужно разделить на четыре одинаковые части — по линии оси. Каждый элемент следует вырезать по заранее подготовленному шаблону (шаблоны, чертежи в большом ассортименте представлены на просторах интернета, так что с поиском особых проблем не возникнет). Для того чтобы улучшить аэродинамические показатели лопастей, кромки необходимо аккуратно зашкурить. Лопасти готовы? Теперь их нужно прикрутить к шкиву из пары дисков, а тот, соответственно, — к валу мотора. После того, как лопасти закреплены, нужно торец ступицы закрыть обтекателем из пластика — это делается для того, чтобы улучшить аэродинамику. 
3. Основа для флюгера. Делается из деревянного бруса длиной до 600 мм. Если есть выбор, стоит предпочесть брусок из твердых пород древесины. С одной стороны бруска монтируется электродвигатель, с другой — «хвост» из металлического листа. На нижней поверхности бруска нужно закрепить трубчатый отвод для соединения с мачтой, и чуть подальше высверлить отверстие, через которое в будущем сможете вывести кабель ветряка и подключить его к накопителю электроэнергии.
4. Основание. Для самодельной установки вполне нормальной будет высота в пять-семь метров. Для мачты отличным выбором станет металлическая труба диаметром 50-60 мм. Опору под нижнюю часть можно сделать из толстой фанеры, усилив конструкцию стальным листом. По краям тарелки нужно просверлить 4 отверстия диаметром 12 мм, через них будет осуществляться штыревое крепление к земле. На поверхность опорного основания прикрепляется конструкция из металлических фланцев, патрубков, тройника. Чтобы получить эффект шарнира, резьбовое сочленение между муфтой-тройником и уголками нужно выполнить не до конца — это даст возможность в любой момент спустить или поднять ветрогенератор.  На трубчатый кусок надевается мачтовая труба большего диаметра до упора в ограничитель. Примерно таким же образом нужно соединить верхнюю часть мачты и флюгерную систему ветрогенератора, но в качестве ограничителя в этом случае будут выступать подшипники.
5. Наконец, последний этап — ветрогенераторная установка поднимается на обозначенную высоту (благодаря шарнирному устройству сделать это будет нетрудно), и мачта фиксируется растяжками. Часто в качестве дополнительного оборудования при установке горизонтальных ветряков используются устройства защиты от шквальных ветров. И это оправдано: сильные порывы ветра способны приводить к скачкам напряжения, что может вывести крыльчатку из строя. Для экстренного торможения применяются устройства, которые отводят ось крыльчатки при шквальных порывах от направления ветра.

Еще один момент: горизонтальные ветрогенераторы нуждаются в регулярном обслуживании, так что, если вы решили сделать горизонтальный ветряк своими руками, уделите внимание выбору места расположения. С одной стороны, в этом месте ветер должен быть наиболее сильным и равномерным (такие условия соблюдаются при установке на высоте), с другой стороны, вы должны иметь доступ к конструкции для обслуживания. Не забудьте про необходимость обустройства молниеотвода и заземляющего контура — ваша предусмотрительность поможет защитить конструкцию от поражения молнией.

Горизонтально-осевые ветряные турбины — HAWT

Горизонтально-осевые ветряные турбины ( HAWT ) имеют вал главного ротора и электрический генератор на вершине башни, и их можно направлять в сторону ветра или наоборот. Маленькие турбины указываются простой флюгером, в то время как большие турбины обычно используют датчик ветра , соединенный с серводвигателем. У большинства из них есть редуктор, который превращает медленное вращение лопастей в более быстрое вращение, которое больше подходит для привода электрического генератора. Детали ветряной турбины

Лопасти

• Лопасть ветряной турбины подъемного типа. Они сконструированы наиболее эффективно, особенно для улавливания энергии сильного и быстрого ветра. Некоторые европейские компании фактически производят однолопастные турбины.
• Лопасть ветряной турбины , наиболее часто используемая в водяных мельницах, как это видно на старых голландских ветряных мельницах. Лопасти представляют собой плоские пластины, которые ловят ветер. Они плохо сконструированы для улавливания энергии сильного ветра.

Ротор аэродинамически спроектирован так, чтобы улавливать максимальную площадь поверхности ветра, чтобы вращаться наиболее эргономично. Лезвия из легкого, прочного и устойчивого к коррозии материала. Лучшие материалы — это композит из стекловолокна и армированного пластика.

Коробка передач увеличивает или усиливает выходную энергию ротора. Коробка передач расположена непосредственно между ротором и генератором. Ротор вращает генератор (который защищен гондолой) в направлении от задней лопасти.

Детали ветряных турбин

Генератор вырабатывает электроэнергию за счет вращения ротора. Генераторы бывают разных размеров в зависимости от продукции, которую вы хотите генерировать. Гондола — это корпус или кожух, который изолирует и защищает генератор и редуктор от элементов. Он легко снимается для обслуживания ветра.

Флюгер направляет турбину для сбора максимальной энергии ветра.

Тип ветра HAWT лучше всего работает в

Как правило, для приложений, подключенных к сети, требуется среднегодовая скорость ветра 5 метров в секунду (11 миль в час).Среднегодовая скорость ветра от 3 до 4 м / с (7-9 миль в час) может быть достаточной для неподключенных электрических и механических систем, таких как зарядка аккумулятора и перекачка воды. Ресурсы ветра, превышающие эту скорость, доступны во многих частях мира. Полезный способ оценки ветровых ресурсов, доступных на потенциальном участке, — это плотность энергии ветра

Типичный срок службы

Срок службы современной турбины оценивается примерно в 120 000 часов или 20-25 лет, однако они не требуют технического обслуживания. свободный.Поскольку они содержат движущиеся компоненты, некоторые детали необходимо будет заменить в течение срока их службы. Согласно исследованиям, стоимость обслуживания и замены деталей
составляет около 1 цента доллара США / австралийский доллар за кВтч или 1,5–2 процента в год от первоначальной стоимости турбины.

Редукторы HAWT

Редукторы традиционных ветряных турбин с горизонтальной осью в настоящее время имеют средний срок службы 1,5 года. Замена этих редукторов может быть очень дорогостоящей.

Ветряная турбина с горизонтальной осью

Информация о расходах

Ветряные турбины для домашнего использования различаются по цене и в значительной степени зависят от ваших потребностей в электроэнергии по сравнению сналичие ветра, но вы можете рассчитывать заплатить около 12000 долларов за обслуживание среднего дома. Однако имейте в виду, что стоимость может быть значительно компенсирована скидками на возобновляемую энергию, предлагаемыми правительствами многих
стран.

Средняя цена крупных современных ветряных электростанций составляет около 1000 долларов США за установленный киловатт электроэнергии. Один лишний метр башни обойдется вам примерно в 1500 долларов США. Специальная машина для слабого ветра с относительно большим диаметром ротора будет дороже, чем машина для сильного ветра с малым диаметром ротора.При переходе от машины мощностью 150 кВт к машине мощностью 600 кВт цены увеличатся примерно втрое, а не в 4 раза.

Причина в том, что до определенного момента существует эффект масштаба, например количество рабочей силы, задействованной для создания машины мощностью 150 кВт, не сильно отличается от количества рабочей силы, необходимой для создания машины мощностью 600 кВт. Например. Функции безопасности и количество электроники, необходимое для работы маленькой или большой машины, примерно одинаковы. Также может быть (некоторая) экономия от масштаба в действующих ветряных парках, а не отдельных турбин, , хотя такая экономия, как правило, довольно ограничена

Любая информация о выходной мощности

Ветровые турбины для коммерческого производства электроэнергии обычно варьируются от От 100 киловатт до 5 мегаватт.На момент написания самая большая ветряная турбина в мире имела диаметр ротора 126 м (390 футов) и могла вырабатывать достаточно электроэнергии для 5000 домашних хозяйств. Для турбины мощностью 600 кВт средняя мощность составляет от 1,5 до 2 ГВтч в год, в зависимости от скорости ветра. На каждый киловатт-час электроэнергии, произведенной с помощью энергии ветра или других экологически чистых средств, предотвращается попадание в атмосферу примерно 1,5 фунтов углерода, если это электричество было получено от угольных электростанций.Углекислый газ является одним из основных факторов, вызывающих изменение климата , вызванное глобальным потеплением.

Источники 1

Типы ветряных турбин, их преимущества и недостатки — Ветровые турбины KOHILO

Ветряные турбины с горизонтальной осью, также сокращенно HAWT, являются обычным стилем, о котором большинство из нас думает, когда думает о ветряной турбине. HAWT имеет дизайн, похожий на ветряную мельницу, у него есть лопасти, похожие на пропеллер, которые вращаются на горизонтальной оси.

Горизонтальные ветряные турбины имеют вал главного ротора и электрический генератор на вершине башни, и они должны быть направлены против ветра. Маленькие турбины указываются простой ветровой лопастью, расположенной под углом к ​​ротору (лопастям), в то время как в больших турбинах обычно используется датчик ветра, соединенный с серводвигателем, чтобы повернуть турбину против ветра. Большинство больших ветряных турбин имеют редуктор, который превращает медленное вращение ротора в более быстрое вращение, которое больше подходит для привода электрического генератора.

Так как башня создает турбулентность позади нее, турбина обычно направлена ​​против ветра от башни. Лопасти ветряных турбин сделаны жесткими, чтобы лопасти не вдавливались в башню сильным ветром. Кроме того, лопасти расположены на значительном расстоянии перед башней и иногда немного наклонены вверх.

Машины Downwind были созданы, несмотря на проблему турбулентности, потому что они не нуждаются в дополнительном механизме для поддержания их в соответствии с ветром.Кроме того, при сильном ветре лопасти могут изгибаться, что уменьшает их площадь движения и, следовательно, их сопротивление ветру. Поскольку турбулентность приводит к усталостным отказам, а надежность так важна, большинство HAWT работают с наветренной стороны.

Преимущества HAWT

• Высокое основание башни обеспечивает доступ к более сильному ветру на участках со сдвигом ветра. На некоторых участках сдвига ветра каждые десять метров скорость ветра может увеличиваться на 20%, а выходная мощность — на 34%.
• Высокая эффективность, поскольку лопасти всегда движутся перпендикулярно ветру, получая мощность на протяжении всего вращения.Напротив, все ветряные турбины с вертикальной осью и большинство предлагаемых конструкций воздушных ветряных турбин включают в себя различные типы возвратно-поступательного движения, требующие, чтобы поверхности аэродинамического профиля отклонялись против ветра в течение части цикла. Обратный ход против ветра ведет к снижению эффективности.

HAWT Недостатки

• Для поддержки тяжелых лопастей, редуктора и генератора требуется массивная конструкция башни.
• Компоненты ветряной турбины с горизонтальной осью (коробка передач, вал ротора и тормозной механизм) поднимаются на место.
• Их высота делает их заметными на больших территориях, нарушая внешний вид ландшафта и иногда создавая сопротивление на местном уровне.
Варианты
• по ветру страдают от усталости и структурного разрушения, вызванного турбулентностью, когда лопасть проходит через ветровую тень башни (по этой причине большинство HAWT используют противветреную конструкцию, при этом ротор обращен к ветру перед башней).
• HAWT требует дополнительного механизма управления рысканием для поворота лопастей навстречу ветру.
Для двигателей
• HAWT при сильном ветре обычно требуется устройство торможения или отклонения от курса, чтобы турбина не вращалась, не разрушалась или не повреждала себя.
• Циклические напряжения и вибрация — Когда турбина поворачивается навстречу ветру, вращающиеся лопасти действуют как гироскоп. Когда он вращается, гироскопическая прецессия пытается повернуть турбину в сальто вперед или назад. Для каждой лопасти турбины ветрогенератора сила минимальна, когда лопасть расположена горизонтально, и максимальна, когда лопасть расположена вертикально.Это циклическое скручивание может быстро привести к усталости и растрескиванию оснований лопаток, ступицы и оси турбин.

Ветровые турбины с вертикальной осью, сокращенно VAWT, имеют вал основного ротора, расположенный вертикально. Основное преимущество такой схемы заключается в том, что ветряную турбину не нужно направлять против ветра. Это преимущество на участках, где направление ветра сильно меняется или бывает турбулентный.

Благодаря вертикальной оси генератор и другие основные компоненты могут быть размещены рядом с землей, поэтому башня не должна поддерживать его, а также упрощает техническое обслуживание.Основным недостатком VAWT является то, что он обычно создает сопротивление при вращении против ветра.

Трудно установить турбины с вертикальной осью на башни, это означает, что они часто устанавливаются ближе к основанию, на котором они опираются, например, к земле или крыше здания. На меньшей высоте скорость ветра ниже, поэтому для турбины данного размера доступно меньше энергии ветра. Воздушный поток вблизи земли и других объектов может создавать турбулентный поток, который может вызвать проблемы с вибрацией, включая шум и износ подшипников, что может увеличить объем технического обслуживания или сократить срок их службы.Однако, когда турбина установлена ​​на крыше, здание обычно перенаправляет ветер через крышу, таким образом удваивая скорость ветра на турбине. Если высота турбинной башни, установленной на крыше, составляет примерно 50% от высоты здания, это близко к оптимуму для максимальной энергии ветра и минимальной турбулентности ветра.

Традиционные преимущества VAWT

• Они могут производить электричество при любом направлении ветра.
• Прочная опорная башня не требуется, поскольку генератор, редуктор и другие компоненты находятся на земле.
• Низкая стоимость производства по сравнению с ветряками с горизонтальной осью.
• Поскольку для повышения эффективности нет необходимости направлять турбину в направлении ветра, нет необходимости в механизме рыскания и тангажа.
• Простая установка по сравнению с другими ветряными турбинами.
• Легко транспортировать из одного места в другое.
• Низкие затраты на обслуживание.
• Могут быть установлены в городских условиях.
• Низкий риск для людей и птиц, поскольку лезвия движутся с относительно низкой скоростью.
• Они особенно подходят для районов с экстремальными погодными условиями, например, в горах, где они могут снабжать электричеством горные хижины.

Традиционный VAWT Недостатки

• Поскольку одновременно работает только одна лопасть ветряной турбины, эффективность очень низкая по сравнению с HAWTS.
• Им нужен начальный толчок для запуска; этот начальный толчок, который заставит лопасти начать вращаться самостоятельно, должен быть запущен небольшим двигателем.
• По сравнению с ветряными турбинами с горизонтальной осью, они очень менее эффективны из-за дополнительного сопротивления, создаваемого при вращении их лопастей.
• У них относительно высокая вибрация, потому что воздушный поток у земли создает турбулентный поток.
• Из-за вибрации увеличивается износ подшипников, что приводит к увеличению затрат на техническое обслуживание.
• Они могут создавать шумовое загрязнение.
• VAWT могут нуждаться в растяжках, чтобы удерживать их (растяжки непрактичны и тяжелы в сельскохозяйственных районах).

---

Эта мини-ветряная турбина может привести ваш дом в действие при легком ветерке

В первый раз, когда вы видите ветряк Nemoi, вы можете вообще не понимать, что это турбина.Немой представляет собой бело-серебристую металлическую структуру размером с садовый куст. Он имеет три вертикальных лезвия, которые вращаются вокруг центральной оси подобно карусели. Вращение происходит постоянно, но совершенно бесшумно, и оно не выглядит достаточно быстрым, чтобы генерировать много энергии.

Но внешность обманчива. По словам ее создателя, генерального директора Semtive Energy Игнасио Хуареса, турбина Nemoi может приводить в действие дом из четырех человек при скорости ветра всего 10-13 миль в час. Он также на 95% изготовлен из перерабатываемого алюминия, может быть быстро собран одним человеком и производится на месте.

Semtive Energy / Flickr

Nemoi был создан энергетическим стартапом Semtive в очень сжатые сроки — в среднесрочном прогнозе Международного энергетического агентства по возобновляемым источникам энергии на 2016 год прогнозируется, что к 2021 году 60 процентов мировой энергии будет поступать из возобновляемых источников, а в ближайшее время , ветровые турбины будут увеличиваться со скоростью 2,5 каждый час.

Однако для того, чтобы возобновляемые источники энергии получили широкое распространение, они должны быть более доступными. Это уже начало происходить с солнечными батареями, о чем свидетельствуют панели, которые вы можете увидеть на крышах соседей.Ветер так же силен, как и солнечный свет, но его сложнее адаптировать в местном масштабе, и это часть проблемы, которую пытаются решить создатели Nemoi.

Во время посещения офиса Semtive в Маунтин-Вью Хуарес рассказал мне о своей мотивации к созданию Nemoi и своем видении децентрализованной экологически чистой энергии, генерируемой пользователями.

Меньше, ближе, проще

«Мы начали задаваться вопросом, почему нет ветряных турбин на каждой крыше, и мы начали думать о том, как решить проблемы с существующими турбинами», — сказал он.Он объяснил, что для обычных турбин требуется высокая скорость ветра, к тому же они большие, тяжелые и их сложно устанавливать и обслуживать.

Модель

GE мощностью 1,5 МВт, например, имеет лопасти длиной 116 футов, что делает диаметр вращающихся лопастей шире, чем размах крыльев Boeing 747. Вы не можете просто шлепнуть один из таких лопастей в центре вашего типичного города или города.

Вот почему мы видим ветряные электростанции, простирающиеся на раскидистых полях в глуши. И хотя эти массивные турбины с горизонтальной осью очень эффективны, вырабатываемую ими энергию необходимо транспортировать обратно к конечным пользователям.

«Вы теряете до 40 процентов этой энергии от точки ее производства до точки использования, потому что вам необходимо транспортировать, хранить и преобразовывать ее», — сказал Хуарес. «Решение состоит в том, чтобы производить энергию там, где вы собираетесь ее потреблять».

И это то, что делают турбины Nemoi. После установки и подключения они сразу же начинают подавать питание в сеть и могут работать в автономном режиме. Цель состоит в том, чтобы каждая турбина производила то же количество энергии, которое использует ее владелец, или даже больше.

«Идея состоит в том, чтобы дома становились умнее, чтобы люди производили то, что им нужно, в своих собственных домах», — сказал Хуарес.

Менеджер по маркетингу

София Гарсия Энсизо добавила: «Мы хотим мотивировать людей становиться« просьюмерами », производителями и потребителями — вы производите собственную энергию, а затем потребляете ее».

Достоинства вертикальных

Турбины, которые мы привыкли видеть, имеют горизонтальные оси; как у ветряных мельниц, их лопасти вращаются параллельно и перпендикулярно земле.Как отмечалось выше, эти турбины стали огромными, потому что чем больше, тем лучше эффективность. Несмотря на потери энергии при транспортировке и преобразовании, большие турбины все же того стоят.

Но есть предел тому, насколько большими могут быть турбины с горизонтальной осью, и как только мы достигнем этого предела, нам понадобится другое решение. Доктор Маурицио Коллу из Центра оффшорных возобновляемых источников энергии Университета Крэнфилда считает, что ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT) — это ответ.

«Турбины с вертикальной осью… испытывают постоянную силу тяжести, всегда в одном и том же направлении», — писал он.«Без необходимости удерживать 80-метровые металлические лезвия за один конец, VAWT потенциально могут стать намного больше».

Поскольку их вращение не занимает столько места, как турбины с горизонтальной осью, добавляет он, вертикальные турбины могут быть размещены ближе друг к другу в ветряной электростанции, что означает, что в данном районе можно вырабатывать больше электроэнергии.

Добавьте больше турбин на данную квадратную площадь и меньше ветра, необходимого, чтобы они продолжали вращаться, и вы получите более дешевую электроэнергию. В Nemoi компания Semtive взяла эту концепцию и сделала ее доступной для небольших предприятий.«Мы рассматриваем это как шаг к демократизации энергетики», — сказал Хуарес.

Ветры перемен

Хуарес и Гарсия Энсисо из Аргентины, и в соответствии с их менталитетом местного населения первым крупным заказчиком Nemoi было правительство Буэнос-Айреса. Город установил зарядные станции на солнечной и ветровой энергии на станциях метро, ​​в общественных парках и других муниципальных районах, а также прикрепил панели и турбины к уличным фонарям.

Semtive Energy / Flickr

С тех пор Semtive расширила свою клиентскую базу, включив в нее дистрибьюторов, коммунальные предприятия и конечных пользователей.«Клиенты на уровне конечных пользователей используют ветер в дополнение к солнечной энергии или в качестве альтернативы установке солнечных панелей», — сказал Хуарес.

Рекомендуемая производителем розничная цена турбин составляет 4695 долларов. Для большинства домовладельцев это не малая сумма, но государственные субсидии и программы стимулирования становятся все более распространенными, поскольку штаты и города поощряют своих жителей к тому, чтобы их жители становились экологичными.

При средней стоимости для конечного пользователя в пять центов за киловатт-час, по оценке Хуарес, владельцы Nemoi получат полную отдачу от своих инвестиций уже через два года владения — если они получат скидку и живут в ветреной местности — или семь самое долгое время, без скидок и слабых ветров.Он оценил стоимость установки солнечных панелей для выработки эквивалентной энергии примерно в 20 000 долларов.

Учитывая наши растущие потребности в энергии, преимущества технологии турбин с вертикальной осью, а также движение к возобновляемым источникам энергии, основанное на затратах и ​​заботе о защите окружающей среды, компании Semtive предстоит немало усилий.

Тем не менее, несмотря на четыре года и бесчисленное количество итераций, в результате которых дизайн Nemoi был идеальным, Хуарес и Гарсия Энсизо осознают, что их проблемы роста еще не окончены. Правительственные постановления и энергетическая политика в настоящее время накладывают некоторые серьезные ограничения.В Аргентине, например, конечным пользователям пока не разрешено кормить сетку.

Изменение структуры затрат и прибыли, которое произойдет с децентрализацией энергии, ставшей возможным благодаря технологиям, подобным Semtive, будет непросто для коммунальных предприятий, правительств и предпринимателей. В конце концов, однако, трудно ошибиться, выбрав дешевые и экологичные источники энергии.

«Правительства осознают, что им необходимо начать разработку возобновляемых источников энергии», — сказал Гарсия Энсизо. «Таким образом, их политика начинает меняться.”

Кредит изображения: Semtive Energy / Flickr

Сравнение ветряных турбин с горизонтальной и вертикальной осью

Ветровые турбины различаются по размеру и конструкции, где ориентация оси — горизонтальная или вертикальная — имеет ключевое значение. Очевидно, что в ветряной турбине с горизонтальной осью вертикальный пропеллер вращается, обращенный к ветру, горизонтально, в то время как лопасти ветряной турбины с вертикальной осью вращаются вокруг вертикальной оси, обращенной к ветру вертикально.

За годы эксплуатации стало ясно, что ветряные турбины с горизонтальной осью, или HAWT, хорошо работают на открытых площадках, в то время как VAWT имеют гораздо меньше ограничений и, таким образом, могут быть установлены на вершинах холмов и крышах в городских районах.

Общий обзор VAWT и HAWT

Для HAWT важно направление ветра, поскольку лопасти более производительны, когда ветер дует под прямым углом. Кроме того, у них обычно есть привод вращения для регулировки лопастей по направлению ветра.

Напротив, ветряная турбина с вертикальной осью не так сильно зависит от угла ветра и может работать при более низкой скорости ветра, чем средняя HAWT. Тем не менее, существует несколько конструкций ветряных турбин с горизонтальной осью, таких как ветряные турбины производства TBHAWT Manufacturing, которым удается избежать потери эффективности, поскольку они остаются эффективными даже при скорости ветра 8 м / с или менее.

Ветровые турбины с вертикальной осью стоят вертикально или перпендикулярно земле, преобразуя ветер со всех 360 градусов вокруг. Поскольку VAWT идеально подходят для городских районов, их можно использовать в местах с непостоянными ветрами или сложных сельских районах.

Несмотря на эти факты, VAWT кажутся менее производительными, чем HAWT из-за более низкой скорости работы и последующей производительности, но они определенно являются идеальным выбором для индивидуального домашнего хозяйства с сильными ветрами турбулентности.

HAWT и VAWT, вырабатывающие электроэнергию менее 100 кВт, считаются небольшими и в основном используются на местном уровне для бытовых нужд.Однако есть несколько конструкций HAWT с производительностью более 50 кВт, которые оказались прибыльными благодаря удачному сочетанию экономической эффективности и охвата клиентов.

Небольшие ветряные турбины, как правило, более популярны, так как они требуют меньше земли и инвестиций, чем большие. Малые ВС особенно подходят для удаленных и внесетевых областей и могут быть подключены или отключены от национальных линий электропередач.

Ветряная турбина с горизонтальной осью

Ветряная турбина с горизонтальной осью использует энергию ветра через лопасти, направленные на горизонтальную ось, параллельную земле.HAWT направлен к ветру перпендикулярно, так что лопасти ветряной турбины вращаются вслед за аэродинамическим подъемом.

WT с горизонтальной осью преобладают на рынке ветроэнергетики, поскольку их конструкция позволяет получать больше энергии за счет полного вращения лопастей с точки зрения постоянного потока ветра. Более того, ветряные турбины с горизонтальной осью устойчивы к возврату, что также полезно для этого типа выработки электроэнергии.

Для достижения максимальной эффективности ветровые турбины с горизонтальной осью должны быть размещены по направлению ветра.Если направление ветра разное, эффективность выработки энергии может значительно снизиться.

Однако этот недостаток устраняется, когда ветряная электростанция с горизонтальной осью расположена в правильно выбранном районе с постоянным однонаправленным ветровым потоком.

Небольшая ветряная турбина часто имеет ветровую лопатку для совмещения с направлением ветра, в то время как большие ветряные турбины включают измеритель рыскания, чтобы корректировать положение ветряной турбины, чтобы оно оставалось выровненным по направлению ветра. Постоянный и стабильный поток ветра важен, когда оператор ищет экономичное решение.

Ветряная турбина с вертикальной осью

Лопасти ветряной турбины с вертикальной осью вращаются перпендикулярно земле и вокруг вертикальной оси за счет использования при работе эффектов сопротивления и подъемной силы. Несмотря на отсутствие популярности по сравнению с HAWT, VAWT могут принимать и обрабатывать ветер с любого направления, поэтому они идеально подходят для городских и пригородных районов с бурными, непостоянными ветрами.

Редуктор ветряной турбины и часть ее оборудования могут быть установлены ближе к земле.Таким образом, пользователь ветряной турбины может значительно сократить расходы на техническое обслуживание, что, наряду с менее шумной конструкцией, создает более благоприятные условия для совместного проживания.

Ветровые турбины с вертикальной осью довольно чувствительны к возврату из-за того, что лопасти вращаются вдоль направления ветра, в то время как им необходимо вернуться обратно в поток ветра, прежде чем их толкнет обратно.

В конце концов, новые исследования показывают, что ветровые турбины с вертикальной осью не так уж сильно отличаются от ветряных турбин с горизонтальной осью — эффективность ветряных турбин сильно зависит от ветровых условий местности и требуемого объема выработки электроэнергии.

Вращение

При вращении лопасти HAWT получают эффекты изменчивой силы инерции и постоянной силы тяжести. Из-за этих влияний лезвия HAWT испытывают переменную нагрузку, которая снижает усталостную прочность лезвия.

Во время вращения получаемые эффекты ветряной турбины с вертикальной осью более стабильны из-за силы инерции и стабилизации силы тяжести. В этом отношении нагрузка фиксирована, поэтому усталостная долговечность VAWT больше, чем у HAWT.

Скорость ветра

Стало общеизвестным, что ветровые турбины с горизонтальной осью демонстрируют отличные характеристики благодаря достаточной начальной скорости и постоянным ветровым потокам.Однако следует отметить, что эффективность ветряных турбин во многом зависит от конструкции конструкции.

В поддержку этой идеи Китайский центр исследований и разработок в области аэродинамики провел эксперимент с небольшой ветряной турбиной с горизонтальной осью и начальной скоростью около 5 м / с и максимальной принимаемой скоростью 5,9 м / с.

Эксперимент показал, что эта начальная скорость недостаточна для того, чтобы превзойти энергопотребление ветряной турбины, и поэтому является неудовлетворительной. В то же время другие ветряные турбины с большим диапазоном скорости ветра, такие как упомянутый выше WTW-55 от TBHAWT Manufacturing, являются более перспективными с точки зрения коммерческого использования.

Ветровые турбины с вертикальной осью запускаются при более низкой скорости ветра, что снижает производительность. Для обеспечения разумной производительности следует выбирать ветряные турбины с вертикальной осью H-образной конструкции — в этом случае оператор должен убедиться, что профиль и оптимальный угол установки точно соблюдаются. Таким образом, ветряная турбина с Н-образной структурой будет запускаться со скоростью 2 м / с.

КПД

Ветровые турбины с горизонтальной осью преобладают на рынке энергии ветра из-за их гораздо более высокого КПД по сравнению с VAWT.В свою очередь, HAWT делятся на большие и маленькие ветряные турбины, где большие WT нуждаются в просторных открытых площадках, в идеале с выходом к морю, чтобы получать больше ветра.

Небольшие ветряные турбины имеют меньше ограничений и могут использоваться как для небольших домашних хозяйств, так и для снабжения общиной или городом. Конечно, все это сильно зависит от размера ветряной электростанции — чем она больше, тем больше домохозяйств она может обслужить.

Когда дело доходит до коммерческого использования, ветровые турбины с горизонтальной осью значительно уступают VAWT с точки зрения масштабирования и производительности.Поскольку HAWT больше по размеру, обслуживание обходится дороже, но в то же время они производят в десять раз больше электроэнергии, чем средняя ветряная турбина с вертикальной осью.

Следует напомнить, что ветровые турбины с вертикальной осью вращения заметно неэффективны в высокоскоростных ветровых потоках из-за их крайне низкого пускового момента и проблем с динамической стабильностью.

Ветровые турбины как с горизонтальной, так и с вертикальной осью имеют свои преимущества и недостатки. Чтобы получить максимальную отдачу, разработчик сначала должен решить, хотят ли они, чтобы ветряная турбина закупалась самостоятельно, или же монетизировать энергию ветра, превращая ветряные турбины в стабильный долгосрочный доход.

Наизусть настоящий эколог ❤️. Основанная компания Conserve Energy Future с единственным девизом — предоставлять полезную информацию о нашей быстро разрушающейся окружающей среде. Если вы твердо не верите в идею Илона Маска сделать Марс еще одной обитаемой планетой, помните, что на самом деле во всей этой вселенной нет «Планеты Б».

Как работает ветряная турбина

От огромных ветряных электростанций, вырабатывающих электроэнергию, до небольших турбин, питающих один дом, ветряные турбины по всему миру вырабатывают чистую электроэнергию для различных нужд.

В США ветряные турбины становятся обычным явлением. С начала века общая мощность ветроэнергетики в США увеличилась более чем в 24 раза. В настоящее время в США достаточно ветроэнергетических мощностей, чтобы производить электричество, достаточное для питания более 15 миллионов домов, что помогает проложить путь к экологически чистой энергии будущего.

Что такое ветряная турбина?

Концепция использования энергии ветра для производства механической энергии восходит к тысячелетиям.Еще в 5000 году до нашей эры египтяне использовали энергию ветра для передвижения лодок по реке Нил. Американские колонисты использовали ветряные мельницы для измельчения зерна, перекачивания воды и распиловки древесины на лесопилках. Сегодняшние ветряные турбины — это современный эквивалент ветряной мельницы, преобразующий кинетическую энергию ветра в чистую возобновляемую электроэнергию.

Как работает ветряная турбина?

Большинство ветряных турбин состоит из трех лопастей, установленных на башне из стальных труб. Реже встречаются варианты с двумя лопастями или с бетонными или стальными решетчатыми башнями.На высоте 100 футов или более над землей башня позволяет турбине использовать преимущества более высоких скоростей ветра, обнаруживаемых на больших высотах.

Турбины улавливают энергию ветра с помощью лопастей, похожих на пропеллер, которые действуют как крыло самолета. Когда дует ветер, на одной стороне лезвия образуется карман с воздухом низкого давления. Затем воздушный карман низкого давления притягивает к себе лезвие, вызывая вращение ротора. Это называется лифтом. Сила подъема намного сильнее, чем сила ветра на передней стороне лопасти, что называется сопротивлением.Комбинация подъемной силы и сопротивления заставляет ротор вращаться как пропеллер.

Ряд шестерен увеличивают вращение ротора примерно с 18 оборотов в минуту до примерно 1800 оборотов в минуту — скорость, которая позволяет генератору турбины вырабатывать электричество переменного тока.

Обтекаемый корпус, называемый гондолой, содержит ключевые компоненты турбины — обычно включая шестерни, ротор и генератор — находятся внутри корпуса, называемого гондолой. Некоторые гондолы, расположенные на турбинной башне, достаточно велики, чтобы на них мог приземлиться вертолет.

Другой ключевой компонент — это контроллер турбины, который не позволяет скорости ротора превышать 55 миль в час, чтобы избежать повреждения сильным ветром. Анемометр непрерывно измеряет скорость ветра и передает данные контроллеру. Тормоз, также расположенный в гондоле, останавливает ротор механически, электрически или гидравлически в аварийных ситуациях. Изучите интерактивный рисунок выше, чтобы узнать больше о механике ветряных турбин.

Типы ветряных турбин

Существует два основных типа ветряных турбин: с горизонтальной осью и с вертикальной осью.

Большинство ветряных турбин имеют горизонтальную ось: конструкция в виде пропеллера с лопастями, вращающимися вокруг горизонтальной оси. Турбины с горизонтальной осью расположены либо против ветра (ветер ударяет лопасти перед башней), либо по ветру (ветер бьет в башню перед лопастями). Ветровые турбины также включают в себя привод рыскания и двигатель — компоненты, которые поворачивают гондолу, чтобы ротор был обращен к ветру при изменении его направления.

Хотя существует несколько производителей ветряных турбин с вертикальной осью, они не проникли на рынок коммунальных услуг (мощностью 100 кВт и более) в такой же степени, как турбины с горизонтальным доступом.Турбины с вертикальной осью делятся на две основные конструкции:

• Drag-based или Savonius, турбины обычно имеют роторы со сплошными лопастями, которые вращаются вокруг вертикальной оси.
• Лифтовые турбины, или турбины Дарье, имеют высокий вертикальный аэродинамический профиль (некоторые из них имеют форму взбивания яиц). Windspire — это тип лифтовой турбины, которая проходит независимые испытания в Национальном центре ветроэнергетики Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.

Применение ветряных турбин

Ветровые турбины используются в самых разных сферах — от использования морских ветровых ресурсов до выработки электроэнергии для одного дома:

• Большие ветряные турбины, которые чаще всего используются коммунальными предприятиями для подачи энергии в сеть варьируются от 100 киловатт до нескольких мегаватт.Эти турбины для коммунальных предприятий часто объединяются в ветряные электростанции для производства большого количества электроэнергии. Ветряные электростанции могут состоять из нескольких или сотен турбин, обеспечивая достаточную мощность для десятков тысяч домов.
• Небольшие ветряные турбины мощностью до 100 киловатт обычно устанавливаются рядом с местами, где будет использоваться вырабатываемая электроэнергия, например, возле домов, телекоммуникационных тарелок или водонасосных станций. Небольшие турбины иногда подключаются к дизельным генераторам, батареям и фотоэлектрическим системам.Эти системы называются гибридными ветровыми системами и обычно используются в удаленных автономных местах, где нет подключения к коммунальной сети.
• Морские ветряные турбины используются во многих странах для использования энергии сильных, постоянных ветров, возникающих у береговых линий. Потенциал технических ресурсов ветров над прибрежными водами США достаточен для выработки более 4000 гигаватт электроэнергии, что примерно в четыре раза превышает генерирующую мощность нынешних США.электроэнергетическая система. Хотя не все эти ресурсы будут освоены, это дает большую возможность обеспечить энергией густонаселенные прибрежные города. Чтобы воспользоваться преимуществами огромных морских ветровых ресурсов Америки, Департамент инвестирует в три демонстрационных проекта оффшорной ветроэнергетики, предназначенных для развертывания морских ветровых систем в федеральных водах и водах штата к 2017 году.

Будущее ветряных турбин

Для обеспечения будущего роста США ветроэнергетика, ветровая программа Министерства энергетики работает с отраслевыми партнерами над повышением надежности и эффективности ветряных турбин при одновременном снижении затрат.Исследования программы помогли увеличить средний коэффициент использования мощности (показатель производительности электростанции) с 22 процентов для ветряных турбин, установленных до 1998 года, до более 32 процентов для турбин, установленных в период с 2006 по 2012 годы. от 55 центов за киловатт-час (кВтч) в 1980 году до менее 6 центов за кВтч сегодня в районах с хорошими ветровыми ресурсами.

Ветряные турбины предоставляют уникальную возможность использовать энергию в тех регионах, где население нашей страны нуждается в ней больше всего.Это включает в себя потенциал оффшорного ветра для обеспечения энергией населенных пунктов вблизи береговой линии и способность наземного ветра доставлять электроэнергию в сельские общины с небольшим количеством других местных источников энергии с низким содержанием углерода.

Министерство энергетики продолжает работу по развертыванию ветряной энергии в новых районах на суше и на море и обеспечению стабильной и безопасной интеграции этой энергии в электрическую сеть нашей страны.

Горизонтально или вертикально? Вопрос об ориентации оси ветряной турбины

Споры о том, лучше ли использовать энергию ветра с помощью устройств с горизонтальной осью или с помощью устройств с вертикальной осью, бушевали тысячи лет.Даже то, как развивались технологии, остается предметом споров.

Считается, что первые практические ветряные мельницы были построены в Систане, Афганистан, начиная с седьмого века. Ветряные мельницы с длинными вертикальными карданными валами и прямоугольными лопастями, состоящими из шести-двенадцати парусов, покрытых тростниковой циновкой или тканевым материалом, вероятно, использовались даже раньше, в древней Персии — где-то между 200 г. Первое зарегистрированное использование ветряных мельниц с горизонтальной осью было во Франции и Англии в 12 веке, но историки не могут решить, была ли афганская конструкция с вертикальным валом преобразована в ветряную мельницу с горизонтальным валом, используемую по всей Европе.

В современном ветроэнергетическом секторе разработчики ветряных турбин с вертикальной осью (VAWT) породили сотни так называемых «революционных» концепций, но VAWT едва ли повлияли на рынок ветроэнергетики. В течение многих лет противники VAWT — как правило, заядлые сторонники ветроэнергетики — говорят, что сектор был испорчен отрывочными «изобретателями», которые на протяжении многих лет навязывали потребителям неэффективные технологии, угрожая уверенности рынка в ветроэнергетическом секторе в целом.

«Всегда найдется другой изобретатель с супер-пуперской новой ветряной турбиной и легковерная публика, которая ему поверит», — писал в прошлом году эксперт по ветроэнергетике Пол Гип.

В открытом письме к «изобретателям» VAWT относительно «технологических прорывов» ветра на крышах, опубликованном в информационном бюллетене Американской ветроэнергетической ассоциации (AWEA) за 2008 год (том 27, № 3), защитник малой ветроэнергетики Мик Сагрилло также предупредил потенциальных покупателей тщательно проверять диковинные концепции. «Почему любой заслуживающий доверия человек в отрасли малых ветряных турбин просто закатывает глаза при каждом новом заявлении о новой технологии ветряных турбин?» он спросил. Это не потому, что «производители обычных ветряных турбин» сговорились исключить «угрожающие инновации и конкуренцию с вертикальной осью», — сказал он.«За исключением тех немногих, кто инвестирует и [теряет] свои деньги на таких« изобретениях », [эти заявления] только сбивают с толку общественность и заставляют ее скептически относиться к законным ветряным турбинам и производителям».

Дорога к достоверности

Сагрилло рекомендовал поставщикам VAWT проверить свои концепции или кривые мощности технологий в национальных лабораториях или проверить отраслевые группы, такие как Совет по сертификации малых ветряных турбин (SWCC), который удостоверяет, что малые ветряные турбины соответствуют требованиям AWEA Small Wind Turbine Performance and Safety. Стандарт.

Стремясь завоевать доверие, все больше и больше фирм по борьбе с насилием в отношении женщин делают именно это. Национальная лаборатория Айдахо (INL) поддерживает TR-10 VAWT компании Blackhawk Project LLC (рис. 1), самозапускающуюся систему, прототипы которой мощностью 1,5 кВт имеют крылья, похожие на крылья вертолета, известные как крылья, которые вращаются параллельно земле. Аналогичным образом, устройство Windspire Energy из Невады проходит испытания в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.

1. «Блэкхок». Прототип ветряной турбины мощностью 1,5 кВт с крыльями, напоминающими вертолет, проходит испытания в Национальной лаборатории Айдахо. Предоставлено: Blackhawk Project

Горстка производителей VAWT также требует сертификации SWCC, в том числе UrWind для своей модели O2 на основе лифтов Darrieus. А в феврале 2010 года городская компания Urban Green Energy (UGE) из Нью-Йорка заявила, что она первая фирма в США, специализирующаяся на VAWT, которая сертифицировала кривые мощности своих турбин третьей стороной после того, как испытания были завершены на 600 Вт, 1 -кВт и 4-кВт (рис. 2) в соответствии со стандартами IEC-61400-12 (выработка электроэнергии), IEC-61400-11 (уровни шума) и ISO-2631 (уровни вибрации).

2. Городское зеленое VAWT. Чтобы завоевать доверие в секторе, изобилующем преувеличенными заявлениями, нью-йоркская компания Urban Green Energy стала первой фирмой VAWT в США, у которой кривые мощности своих турбин были сертифицированы третьей стороной. Предоставлено: UGE

Между тем, разработчики и сторонники VAWT проводят кампанию за этот тип технологии, осуждая предположения о том, что VAWT не так эффективны, как традиционные ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT). Утверждая, что VAWT предлагает несколько преимуществ перед HAWT, они призывают к прикладным исследованиям конструктивных характеристик различных VAWT.Поскольку VAWT может принимать ветер с любого направления, они могут работать в турбулентных и переменных ветровых условиях намного лучше, чем конструкции HAWT.

Помимо того, что они проще и дешевле в сборке, их легче масштабировать, они требуют меньше обслуживания, чем HAWT, и производят меньше шума, считают сторонники. И, по их словам, поскольку VAWT могут получать энергию ветра практически где угодно, используя более доступные материалы и менее современные и сложные материалы, они могут быть построены большим количеством людей в большем количестве мест — преимущества, которые должны способствовать их широкому распространению.

Галерея проектов ветряных турбин

Следуют другие изображения VAWT и HAWT, а также некоторых моделей, которые попадают в новые категории.

3. DeepWind. В октябре прошлого года консорциум из 12 международных партнеров во главе с национальной лабораторией Дании, Risø DTU, запустил четырехлетний проект по испытанию VAWT на шельфе Дарье. Для получения дополнительной информации о конструкции Дарье см. « Changing Winds: The Evolution of Wind Turbines ». Предоставлено: Risø DTU

4.Ампикс. Система PowerPlane голландской фирмы Ampyx Power состоит из планера, летящего в небе. Он подключен к генератору на земле через трос. Система вырабатывает энергию по мере разматывания кабеля с барабана, расположенного на земле. Предоставлено: Ampyx

5. Петля. Шесть лопастей Loopwing в японском стиле соединены с обоих концов, что, по словам разработчиков, обеспечивает низкий уровень вибрации и повышенную безопасность. Предоставлено: Loopwing

6.Ремень. Основанная на аэроэластичном флаттере, эта технология разрабатывается в трех масштабах гавайской компанией Humdinger Energy. Предоставлено: Humdinger Energy

7. Турбина Фуллера. Турбина Fuller компании Solar Aero, базирующаяся в Нью-Гэмпшире, заимствована из ранних патентов Никола Тесла, но модифицирована для использования в качестве ветряной турбины с низкой скоростью потока жидкости. Предоставлено: Solar Aero

8. Невидимая турбина. Прототип HVSCS-12 мощностью 600 Вт от EnergieVair изготовлен из поликарбоната, прозрачного материала. Предоставлено: EnergieVair

—Сонал Патель — старший писатель POWER .

Разница между горизонтальной и вертикальной осью ветряных турбин

Термин ветряная мельница используется для обозначения ветряной машины, которая измельчает зерно. Но современные машинные приложения более правильно называть «ветряными турбинами», потому что они могут использоваться для множества приложений. Ветровые турбины — наиболее эффективный способ преобразования энергии ветра в электрическую или механическую.Ветровые турбины в основном можно разделить на две категории в зависимости от конфигурации оси вращения лопастей ротора: ветряная турбина с горизонтальной осью (HAWT) и ветряная турбина с вертикальной осью (VAWT). Когда ось вращения лопастей параллельна потоку ветра, турбина называется HAWT, а когда ось вращения перпендикулярна потоку ветра, она называется VAWT. Типы с горизонтальной осью являются наиболее популярными и часто используемыми коммерческими ветряными турбинами. Давайте посмотрим на технические различия между двумя конфигурациями.

Ветряная турбина с горизонтальной осью (HAWT)

HAWT, сокращение от Horizontal Axis Wind Turbine, является наиболее часто используемой конструктивной конфигурацией в ветровых турбинах с роторами, аналогичными роторам самолетов. Когда ось вращения лопастей параллельна потоку ветра, турбина называется ветровой турбиной с горизонтальной осью (HAWT). HAWT улавливает кинетическую энергию ветра с помощью ротора пропеллерного типа, ось вращения которого параллельна направлению ветра.HAWT доступны во многих размерах от нескольких сотен ватт до сотен киловатт. Эти типы ветряных турбин обычно используются в условиях обтекаемого ветра, когда доступен постоянный поток и направление ветра для получения максимальной энергии ветра. HAWT неэффективны при турбулентном ветре, поэтому они обычно располагаются в местах, где есть постоянный направленный воздушный поток.

Ветряк с вертикальной осью (VAWT)

Vertical Axis Wind Turbine, или VAWT, вероятно, является самым старым типом ветряных мельниц, в которых ось приводного вала перпендикулярна земле.Это тип ветряной мельницы, в которой вал главного ротора вращается вертикально, в отличие от ветряной турбины с горизонтальной осью. Лопасти VAWT вращаются относительно своих вертикальных осей, перпендикулярных земле. Конструкции VAWT иногда условно классифицируются как конструкции, основанные на подъеме или сопротивлении. Они могут улавливать ветер с любого направления, а их тяжелая техника находится на уровне земли. Поскольку оборудование устанавливается на земле, это упрощает конструкцию ветряной башни и, следовательно, снижает стоимость турбины.В отличие от HAWT, VAWT обычно используются в областях с турбулентным ветровым потоком, таких как береговые линии, крыши домов, городские пейзажи и т. Д.

Разница между ветряными турбинами с горизонтальной и вертикальной осью

Дизайн

— Ветряная турбина с горизонтальной осью (HAWT) — это наиболее часто используемая конструктивная конфигурация ветряных турбин с роторами, аналогичными роторам самолетов. В HAWT ось вращения лопастей параллельна направлению ветра. С другой стороны, ветряк с вертикальной осью (VAWT), вероятно, является самым старым типом ветряных мельниц, в которых ось приводного вала перпендикулярна земле.Это тип ветряной мельницы, в которой вал главного ротора вращается вертикально, в отличие от ветряной турбины с горизонтальной осью.

Машины

— Ветряные турбины с горизонтальной осью имеют весь ротор, редуктор и генератор, установленные в верхней части башни, которые должны быть повернуты в направлении ветра. Существенным преимуществом ветряной турбины с вертикальной осью по сравнению с горизонтальной осью является то, что она может принимать ветер с любого направления и, следовательно, не требуется управление по рысканию. В VAWT ветрогенератор, редуктор и другие основные компоненты турбины могут быть установлены на земле, что упрощает конструкцию и конструкцию ветряной башни и, следовательно, снижает стоимость турбины.

Ветровые условия

— HAWT обычно используются в условиях обтекаемого ветра, когда доступны постоянный поток и направление ветра для захвата максимальной энергии ветра. HAWT неэффективны при турбулентном ветре, поэтому они обычно располагаются в местах, где есть постоянный направленный воздушный поток. VAWT, с другой стороны, в основном полезны в областях с турбулентным ветровым потоком, таких как крыши, береговые линии и т. Д. В отличие от HAWT, VAWT могут работать даже при низких скоростях ветра, и они могут быть построены в местах, где высокие конструкции запрещены.

Горизонтальная и вертикальная ветряная турбина: сравнительная таблица

Сводка

Ветровые турбины с горизонтальной и вертикальной осью имеют примерно одинаковый идеальный КПД, но HAWT более распространены. У HAWT весь ротор, редуктор и генератор находятся наверху башни и должны быть повернуты по направлению ветра. VAWT, с другой стороны, являются всенаправленными, что означает, что ротор может принимать поток ветра с любого направления. Следовательно, никакого механизма рыскания не требуется.Кроме того, они не требуют постоянной регулировки или обтекаемой скорости ветра. Кроме того, VAWT имеют более низкую скорость ветра при запуске, чем HAWT. Кроме того, они имеют сравнительно меньшую шумовую сигнатуру, чем HAWT, а массивные башни используются реже.

Сагар Хиллар — плодовитый автор контента / статей / блогов, работающий старшим разработчиком / писателем контента в известной фирме по обслуживанию клиентов, базирующейся в Индии. У него есть желание исследовать самые разные темы и разрабатывать высококачественный контент, чтобы его можно было лучше всего читать.Благодаря его страсти к писательству, он имеет более 7 лет профессионального опыта в написании и редактировании услуг на самых разных печатных и электронных платформах.

Вне своей профессиональной жизни Сагар любит общаться с людьми разных культур и происхождения. Можно сказать, что он любопытен по натуре. Он считает, что каждый — это опыт обучения, и это приносит определенное волнение, своего рода любопытство, чтобы продолжать работать. Поначалу это может показаться глупым, но через некоторое время это расслабляет и облегчает начало разговора с совершенно незнакомыми людьми — вот что он сказал.