Вятърни турбини с вертикална и хоризонтална ос: Видове и действие

Un вятърна турбина Това е устройство, предназначено за превръщат кинетичната енергия на вятъра в електрическа с помощта на ротор и генератор. Тези вятърни турбини са разделени на два основни типа: вятърни турбини с вертикална ос и вятърни турбини с хоризонтална ос. И двете имат уникални характеристики и се прилагат в различни ситуации в зависимост от околната среда и нуждите на монтажа.

Видове вятърни турбини

Има две основни категории вятърни турбини:

• Вятърна турбина с вертикална ос (VAWT): Успява да улови вятъра от всяка посока и има ниско ниво на производство на енергия, което го прави идеален за места с нисък интензитет на вятъра или градски райони, където разпоредбите забраняват инсталирането на големи конструкции.
• Вятърна турбина с хоризонтална ос (HAWT): Най-използван е в големи вятърни паркове. Неговата ефективност е по-голяма и е по-добре да се използва в райони, където вятърът е по-силен и по-постоянен.

Вятърна турбина с вертикална ос

Вятърни турбини с вертикална ос, известни като VAWT, са тези, при които оста на ротора е вертикална спрямо земята. Едно от основните им предимства е, че не се нуждаят от механизми за ориентиране, за да уловят вятъра, тъй като могат да работят независимо от посоката на вятъра. Освен това електрическият генератор може да бъде разположен на земята, което улеснява поддръжката.

Тези вятърни турбини имат a по-ниска енергийна ефективност в сравнение с тези с хоризонтална ос, но те все още са ефективни в райони, където скоростта на вятъра е ниска или се променя. Освен това те изискват моторизирано стартиране, тъй като в повечето случаи не могат да стартират сами.

Видове вятърни турбини с вертикална ос

В рамките на VAWT има няколко подтипа:

1. Вятърна турбина Savonius

El Савоний Това е един от най-простите и здрави модели. Характеризира се с това, че има два хоризонтално изместени полукръга, през които преминава вятърът, генерирайки въртеливо движение. Въпреки че ефективността му е ниска, той е добър вариант, когато се изискват системи с ниска поддръжка.

2. Вятърна турбина Giromill

Този тип вятърна турбина има a набор от вертикални остриета съединени с две ленти, които образуват вертикалната ос. Неговият енергиен капацитет варира между 10 и 20 kW, което го прави по-ефективен вариант от Savonius за малки жилищни или търговски инсталации.

3. Вятърна турбина Darrieus

El Дариус Това е по-напреднал тип, който се състои от две или три двойно изпъкнали остриета. Неговият дизайн позволява на вятърната турбина да използва по-добре вятъра в широк диапазон на скоростта. Въпреки това, неговият недостатък е необходимостта от ротор на Savonius или друга система за стартирането му.

Работа на вятърна турбина с вертикална ос

Работата на VAWT Това е относително просто. Перките се въртят, задвижвани от силата на вятъра, движещ се в различни посоки. Тези вятърни турбини са винаги в съответствие с вятъра, което им позволява да продължат да работят дори когато скоростта на вятъра е ниска.

Тъй като са по-компактни, вятърните турбини с вертикална ос генерират по-малко енергия в сравнение с техните аналогове с хоризонтална ос. Въпреки това, те са достатъчно ефективни за приложения като отоплявайте дом, дръж светлините включени или дори презаредете електрическа кола.

Вятърни турбини с хоризонтална ос

Вятърни турбини с хоризонтална ос са най-често срещаните, особено в големи вятърни паркове. Тези вятърни турбини имат по-добри енергийни характеристики поради способността им да генерират енергия по-ефективно от високи скорости на вятъра.

Компонентите на тези вятърни турбини са поставени в гондола, разположена на върха на кулата. Роторът, който се състои от три перки, улавя вятъра и генерира въртеливо движение, което се умножава чрез скоростна кутия за производство на електричество. Това движение, генерирано от вятъра, се пренася до генератор, който създава енергията, която се транспортира към мрежата.

Коя вятърна турбина е по-ефективна?

Лос вятърни турбини с хоризонтална ос Те обикновено са по-ефективни. Това е така, защото те могат да достигнат по-високи скорости на въртене и се възползвайте по-добре от вятъра на по-високи височини, където скоростта на вятъра е по-постоянна и по-силна. В допълнение, те изискват по-малко предавки за увеличаване на скоростта на въртене, което прави възможно по-доброто използване на кинетичната енергия на вятъра.

Иновации във вятърните турбини

През последните години станахме свидетели на големи иновации във вятърната технология. Един от най-обещаващите е Вихрови безлопаткови мелници, разработен от испанска компания. Този тип вятърна турбина без движещи се части има за цел да намали разходите за поддръжка и да елиминира визуалното въздействие, което големите традиционни вятърни турбини генерират върху пейзажа.

Друг амбициозен проект е Вятърно дърво. Този дизайн използва 72 лопаткови турбини, подредени върху механично дърво, което генерира енергия с много слаб вятър. Този тип структура би била идеална за разполагане в градове, осигурявайки възобновяем и естетически приятен източник на енергия.

Историческо и модерно използване на вятърни турбини

Използването на вятърна енергия не е нищо ново. Първите вятърни мелници са били използвани за изпомпване на вода или смилане на зърно в селските райони. Това обаче беше през 70-те години, когато Дания пое реален ангажимент за широкомащабна вятърна енергия, което позволи на тази страна да се превърне в основния производител на вятърна технология.

Днес вятърните турбини, които започнаха като малки инсталации в селските райони, отстъпиха място на гигантски вятърни паркове, които генерират стотици мегавати чиста енергия за потребление по целия свят. Големите компании като Siemens y Вестас Те ръководят производството на тези технологии.

Бъдещето на вятърните турбини включва големи разработки по отношение на ефективност и цена. Очаква се, че с инсталирането на плаващи турбини офшорният вятър ще играе още по-важна роля в прехода към възобновяема енергия.

Благодарение на развитието на този тип иновации вятърната енергия престана да бъде експериментално решение и се превърна в един от основните източници на възобновяема енергия в световен мащаб.