Horizontal ug Vertical Axis Wind Turbines: A Comparison

Ang enerhiya gikan sa hangin usa ka renewable ug clean na pinaghunahon sa kuryente nga makapadaghan sa pagbawas sa greenhouse gas emissions ug dependensiya sa fossil fuel. Ang mga wind turbines mao ang mga makina nga mag-convert sa kinetic energy sa hangin ngadto sa electrical energy. Adunay duha ka pangutana sa wind turbines batasan sa orientation sa ilang axis: horizontal ug vertical.

Unsa ang Horizontal Axis Wind Turbine?

Ang horizontal axis wind turbine (HAWT) gitakda isip usa ka wind turbine nga adunay horizontal o parallel axis of rotation batasan sa yuta. Ang HAWTs ang labing common nga tipo sa wind turbines nga gigamit alang sa large-scale electricity generation. Kasagaran sila adunay tulo ka blades nga sama sa airplane propellers, bisan unsa mayrogon duha o usa ra ka blade.

Ang pangunahan nga komponente sa HAWT mao ang:

• Ang rotor, nga naglakip sa blades ug hub nga mag-ugnay sa shaft.

• Ang nacelle nga naglakip sa generator, gearbox, brake, yaw system, ug uban pang mechanical ug electrical components.

• Ang tower nga suporta sa nacelle ug rotor ug elevates sila sa taas aron mahimong mas daghan ang hangin.

• Ang foundation nga nag-anchor sa tower sa yuta ug transfers ang loads gikan sa wind turbine.

Ang working principle sa HAWT batasan sa lift, nga mao ang force nga mag-push sa object upward kon ang hangin mog-flow sa surface. Ang blades sa HAWT shaped sama sa airfoils, nga mag-create og pressure difference tali sa upper ug lower surfaces kon ang hangin mog-blow. Kini nga pressure difference magdala sa blades nga mag-rotate sa horizontal axis, nga mag-drive sa shaft ug generator aron moproduce og kuryente.

Ang rotor plane sa HAWT kinahanglan aligned sa direction sa hangin aron mapadaghan ang efficiency. Busa, ang HAWT adunay wind sensor ug yaw system nga mag-adjust sa orientation sa nacelle batasan sa direction sa hangin. Ang HAWT usab adunay pitch system nga mag-change sa angle of attack sa blades aron kontrolhon ang rotational speed ug power output.

Ang advantages sa HAWTs mao ang:

• Silad adunay mas taas nga efficiency kay sa vertical axis wind turbines (VAWTs) tungod sila mahimong capture mas daghan nga hangin energy ngadto sa less drag.

• Silad adunay mas taas nga torque ripple ug mechanical stress kay sa VAWTs tungod sila adunay mas gamay nga changes sa aerodynamic forces sa bawg rotation.

• Silad mahimo install offshore sa floating platforms o fixed foundations, diin ang hangin speed mas taas ug mas consistent.

Ang disadvantages sa HAWTs mao ang:

• Silad gikinahanglan og tall tower ug large land area aron iwas sa turbulence ug interference gikan sa nearby structures o terrain.

• Silad mas mahal ug complex sa pag-install ug maintain kay sa VAWTs tungod sila adunay mas daghan nga moving parts ug electrical components.

• Silad mas susceptible sa fatigue ug damage gikan sa high winds, storms, lightning, birds, o ice.

Unsa ang Vertical Axis Wind Turbine?

Ang vertical axis wind turbine (VAWT) gitakda isip usa ka wind turbine nga adunay vertical o perpendicular axis of rotation batasan sa yuta. Ang VAWTs mas gamay ang numero kay sa HAWTs, apan adunay pipila ka advantages alang sa small-scale ug urban applications. Kasagaran sila adunay duha o tulo ka blades nga straight o curved.

Ang pangunahan nga komponente sa VAWT mao ang:

• Ang rotor, nga naglakip sa blades ug vertical shaft nga mag-ugnay sa generator.

• Ang generator, nga mag-convert sa mechanical energy sa rotor ngadto sa electrical energy.

• Ang base, nga suporta sa rotor ug generator ug connects sila sa yuta.

Ang working principle sa VAWT batasan sa drag, nga mao ang force nga mag-oppose sa motion sa object kon ang hangin mog-flow sa surface. Ang blades sa VAWT symmetrical o asymmetrical, nga mag-create og different amounts of drag kon sila face o oppose sa direction sa hangin. Kini nga drag difference magdala sa blades nga mag-rotate sa vertical axis, nga mag-drive sa generator aron moproduce og kuryente.

Ang rotor plane sa VAWT dili kinahanglan aligned sa direction sa hangin tungod sila mahimong capture ang hangin sa any direction. Busa, ang VAWT dili adunay yaw system o wind sensor. Bisag unsa, ang VAWT mahimong adunay pitch system nga mag-change sa angle of attack sa blades aron kontrolhon ang rotational speed ug power output.

Ang advantages sa VAWTs mao ang:

• Silad adunay mas gamay nga installation ug maintenance costs kay sa HAWTs tungod sila adunay mas gamay nga moving parts ug electrical components.

• Silad adunay mas gamay nga noise levels kay sa HAWTs tungod sila rotate sa mas gamay nga speeds.

• Silad mahimo install sa rooftops o near buildings tungod sila adunay mas gamay nga heights ug smaller footprints kay sa HAWTs.

Ang disadvantages sa VAWTs mao ang:

• Silad adunay mas gamay nga efficiency kay sa HAWTs tungod sila adunay mas daghan nga drag ug mas gamay nga lift.

• Silad adunay mas taas nga torque ripple ug mechanical stress kay sa HAWTs tungod sila adunay mas daghan nga changes sa aerodynamic forces sa bawg rotation.

• Silad dili mahimo install offshore tungod sila mas gamay nga stable ug durable kay sa HAWTs.

Mga Tipo sa Vertical Axis Wind Turbines

Adunay duha ka pangutana sa VAWTs batasan sa ilang blade design: Darrieus ug Savonius.

Darrieus Turbines

Ang Darrieus turbines mao ang VAWTs nga adunay curved blades nga sama sa eggbeater o trochoid. Gihimo ni French engineer Georges Darrieus niadtong 1931. Ang Darrieus turbines gigamit sa lift ug drag aron mag-rotate ang ilang blades. Mahimo sila achieve high rotational speeds, apan gikinahanglan og external start-up mechanism, sama sa electric motor o another turbine, tungod sila dili mahimo self-start.

Ang advantages sa Darrieus turbines mao ang:

• Silad adunay mas taas nga power coefficient kay sa Savonius turbines tungod sila gigamit sa lift ug drag.

• Silad adunay mas gamay nga solidity ratio kay sa Savonius turbines tungod sila adunay mas gamay nga blades nga mayrogy mas daghan nga gaps tali sa ilang blades.

Ang disadvantages sa Darrieus turbines mao ang:

• Silad gikinahanglan og external start-up mechanism tungod sila dili mahimo self-start.

• Silad adunay mas taas nga centrifugal forces kay sa Savonius turbines tungod sila rotate sa mas taas nga speeds.

Sav