Vertikalne vetrne turbine

Če trenutno obstaja veliko naprednejših načinov pridobivanja energije, so bile vetrne turbine skoraj povsod uporabljene. Seveda se danes še vedno uporabljajo, vendar se je število znatno zmanjšalo. Da bi razumeli načelo svojega dela, je pomembno vedeti, da je veter oblika sončne energije.

Splošni opis

Vetrne turbine delujejo z uporabo vetrnih tokov. Toda zakaj je veter sposoben dobavljati električno energijo? Ta pojav izhaja iz dejstva, da se pojavi neenakomerno segrevanje zemeljske atmosfere, struktura površine planeta je nepravilna in tudi zato, ker se vrti. Vetrne turbine ali vetrne turbine lahko pretvorijo kinetično energijo vetra v mehansko, ki se kasneje lahko uporabi za nekatere druge naloge.

Kako natančno te naprave proizvajajo električno energijo z navadnim vetrom? Dejansko je vse precej preprosto. Načelo delovanja takšne turbine je neposredno nasproti delovanju ventilatorja. Vetrna turbina pod vplivom vetrne moči vrti lopatice, kar povzroči vrtenje gredi, priključeno na generator, ki proizvaja električno energijo.

Vrste turbin

Obstaja več vrst različnih turbin. Inženirji ločijo dve glavni kategoriji, ki se uporabljajo v določenem času. Prva kategorija je vodoravno aksialna, druga kategorija vertikalno-aksialna. Prva vrsta vetrnih turbin ima najbolj običajen dizajn, vključno z dvema ali tremi rezili. Enote s tremi rezili delujejo po načelu "proti vetru". Elementi so nameščeni tako, da gledajo na veter.

Ena od največjih turbin na svetu je GE Wind Energy. Moč te naprave je 3,6 megavatov. Tukaj je treba omeniti, da je večja turbina, bolj učinkovita je. Poleg tega se razmerje med ugodnostjo in ceno izboljša tudi z velikostjo enote.

Splošne značilnosti turbin

Prvi indikator, s katerim je naprava izbrana, je moč. Če vzamemo "servisne" turbine, lahko njihova moč začne s 100 kW in doseže več mW. Pomembno je tudi poudariti, da sta lahko obe vertikalni vetrni turbini in horizontalne vetrne turbine združeni v skupine. Takšne skupine se pogosto imenujejo vetrne elektrarne. Namen takšnih lokacij je veleprodajna oskrba z električno energijo do želenega objekta.

Če govorimo o majhnih enotnih turbinah, katerih moč je nižja od 100 kW, se najpogosteje uporabljajo za oskrbo električne energije z zasebnimi hišami, telekomunikacijskimi anteni ali za dobavo energije črpalkam za vodo. Treba je opozoriti, da se lahko majhne turbine uporabljajo tudi v povezavi z dizelskimi generatorji, baterijami ali sončnimi ploščami. Tak sistem se imenuje hibridni sistem. Uporabljajo se v tistih krajih, kjer ni druge možnosti za priključitev na električno omrežje.

Prednosti vertikalnih turbin

Trenutno se navidezna vrsta naprav veliko pogosteje uporablja. To upravičuje dejstvo, da ima navpični tip več prednosti pred horizontalnimi.

Na stolpih navpičnega tipa bo obremenitev delovala bolj enakomerno, kar daje tako priložnost kot preprostejšo ustvarjanje večje, glede na njegove dimenzije, obliko. Poleg tega za namestitev rotorja na to vrsto turbine ni potrebe po dodatni opremi. Pomembna prednost, ki povečuje učinkovitost dela, je, da se lahko rezila navpičnih turbin prepletajo - v obliki spirale. To je zelo pomembno, saj v tem primeru vpliva na vetrno energijo tako na vstopu kot na izhodu, kar seveda poveča učinkovitost naprave.

Ena od najpomembnejših prednosti vertikalnih turbin je, da pri nameščanju ni smisla nastaviti osi za pretok vetra. Ta tip naprave bo deloval s tokom vetra, ki piha z ene strani.

Vetrna turbina Bolotova

Ta nastavitev je označena v ozadju drugih naprav. Za normalno delovanje turbine je ni treba prilagajati različnim vremenskim razmeram. Vetrni element tega dizajna je sposoben zaznavati vetor z obeh strani, ne da bi opravljal kakršne koli nastavitve. Poleg tega ta tip postaje ne zahteva vrtenja stolpa, ko se spremeni smer vetra. Druga prednost vertikalnih vetrnih turbin (VAWT - vetrna elektrarna z vertikalno osjo generatorske gredi) je, da imajo posebno obliko, ki omogoča delo z vetrnimi tokovi katere koli moči. Mogoče je delati tudi z nevihtnimi sunki. Na voljo je več namestitvenih modulov. Njihova proizvodnja bo odvisna od proizvodnje turbine. To pomeni, da spremenite število modulov, lahko spremenite kapaciteto enote, kar je zelo priročno. Druga prednost je, da je element vetrne energije v strukturi sestavljen tako, da omogoča pretvorbo z visoko učinkovitostjo kinetične energije v mehansko pretvorbo.

Dimenzije vetrne turbine Biryukov in Blinov

Ta naprava ima dvonadstropni rotor s premerom 0,75 m. Višina tega elementa je 2 m. Z delovanjem svežega vetra je lahko ta rotor popolnoma speljal rotor asinhrone gredi z močjo do 1,2 kW. Turbina lahko prenese moč vetra brez preloma do 30 m / s.

Treba je omeniti, zakaj se vetrna elektrarna šteje za dosežek dveh znanstvenikov. Stvar je v 60-ih. v ZSSR je znanstvenik Biryukov patentiral vrtiljak vetrni generator s KIEV 46%. Vendar pa je malo kasneje inženir Blinov lahko uporabil enako zasnovo, vendar s kazalnikom 58% KIEA.

Turbine s hiperboloidnim tipom

Na podlagi vetrnih turbin s hiperboloidnim tipom so se pojavile ideje takega inženirja kot Shukhov Vladimir Grigorievich.

Posebnosti te vrste turbine je mogoče pripisati dejstvu, da ima večje delovno področje vetrnega toka. Če primerjamo ta indikator z drugimi kategorijami naprav, potem hiperboloidni tip kaže rezultate za 7-8% boljše, če računamo z območja, kjer je prišlo. Ta indikator velja za tiste vrste, v katerih je delovni prostor vetrnega toka krilat. Če primerjamo to vrsto, na primer s turbinami Darier in Savonius, bo razlika 40-45%.

Posebnim lastnostim te kategorije agregatov je tudi dejstvo, da so sposobni delati z naraščajočimi zračnimi tokovi. To je zelo produktivno, če namestite generator v bližini jezera, močvirje, na pobočju itd.

Pluse takih turbin vključujejo tudi dejstvo, da bo kontaktna črta aktivne plasti zraka, ki jo opere hiperboloid, 1,6 krat daljša kot pri podobnem cilindru, ki se vrti kot rotorski vetrni generator. Seveda, torej sklep, da bo učinkovitost večja od iste.

Slabosti

Kljub številnim prednostim in posebnostim teh turbin imajo številne pomanjkljivosti.

Negativni dejavniki vključujejo dejstvo, da bo ta tip generatorja pri rotaciji generatorskih lopatic proti vetrnim tokovam utrpel znatne izgube, kar bo privedlo do zmanjšanja učinkovitosti delovanja za približno polovico. Zmanjšanje tega kazalnika je zelo opazno, če primerjamo vertikalne turbine s horizontalnimi, ki nimajo takšnih izgub.

Druga pomanjkljivost je, da mora biti navpični generator vetra zelo dolg. Če se nahaja blizu tal, kjer je hitrost vetra veliko nižja kot pri veliki višini, lahko pride do težav pri zagonu rotorja, ki potrebuje potiskanje za začetek dela. Sama po sebi se ne začne. Seveda lahko namestite posebne stolpe za višje dviganje rezil, vendar je spodnji del rotorja še vedno prenizek.

Druge pomanjkljivosti vključujejo dejstvo, da bodo v zimskem času na rezila vetrnih generatorjev oblikovane icicles. Pomembno je omeniti tudi veliko količino hrupa, ki ga turbine oddajajo med vožnjo. Nekatere rastline so celo zmožne povzročiti škodljive infraze v svojem delu. To povzroča vibracije, ki lahko povzročijo jitelje, okna, pripomočke.

Zanimivo dejstvo: vetrne turbine v RimWorldu so bile uporabljene kot vir energije.