Vento-energio estas regenerigebla kaj pura fonto de energio, kiu povas malpliigi emision de varmusemaj gasoj kaj dependon de fosila brenstofaĵo. Vento-turbinoj estas maŝinoj, kiuj konvertas la kinetan energion de la vento al elektra energio. Ekzistas du ĉefaj tipoj de viento-turbinoj laŭ orientado de ilia akso: horizontala kaj vertikala.
Horizontala akso vento-turbino (HAWT) estas difinita kiel vento-turbino, kies akso de rotacio estas horizontala aŭ paralela rilate al la tero. HAWToj estas la plej komunaj tipoj de vento-turbinoj uzitaj por granda skala elektra generado. Ili kutime havas tri flugilojn, kiuj similas aviadilajn propeletojn, kvankam iuj povas havi du aŭ unu flugilon.
La ĉefaj komponantoj de HAWT estas:
La rotor, konsistanta el la flugiloj kaj la hubo, kiuj konektas ilin al la ŝafto.
La nacelo enhavas la generatoron, transmetan mekanisman, frenilon, yaw-sistemon, kaj aliajn mekanikajn kaj elektrajn komponantojn.
La turo subtenas la nacelon kaj la rotoron kaj elektas ilin super la tero por pli bone kapti venton.
La fundamento ankras la turon al la tero kaj transdonas la ŝarĝojn de la vento-turbino.
La funkcio principo de HAWT bazas sur levi, kiu estas la forto, kiu puŝas objekton supre, kiam aero fluas super ĝia surfaco. La flugiloj de HAWT estas formitaj kiel aerfoil'oj, kiuj krevas presdiferencon inter iliaj supra kaj suba surfacoj, kiam la vento blovas. Tiu presdiferenco kaŭzas, ke la flugiloj rotacas ĉirkaŭ la horizontala akso, kiu en turnas drivas la ŝafton kaj la generatoron por produkti elektron.
La rotor-planedo de HAWT devas esti aligitaj kun la vento-direkto por maksimumigi ĝian efikecon. Do, HAWT havas vento-sensilo kaj yaw-sistemon, kiuj adaptas la orientadon de la nacelo laŭ la vento-direkto. HAWT ankaŭ havas pitch-sistemon, kiu ŝanĝas la angulon de atako de la flugiloj por kontroli ilian rotacian rapidon kaj potencan eldonon.
La avantajoj de HAWToj estas:
Ili havas pli altan efikecon ol vertikalaj akso vento-turbinoj (VAWTs), ĉar ili povas kapti pli da vento-energio kun malpli da trenforto.
Ili havas malpli da torqu-fluktuado kaj mekanika streĉo ol VAWTs, ĉar ili havas malpli da ŝanĝoj en aerodinamikaj fortoj dum ĉiu rotacio.
Ili povas esti instalitaj mar-bazaj sur flotantaj platformoj aŭ fiksaj fundamentoj, kie la vento-rapido estas pli alta kaj pli konstanta.
La malavantajoj de HAWToj estas:
Ili bezonas altan turon kaj grandan terareon por eviti turbulecon kaj interferon de najbaraj strukturoj aŭ tereno.
Ili estas pli kostaj kaj kompleksaj por instalado kaj manteno ol VAWTs, ĉar ili havas pli da moviĝantaj partoj kaj elektraj komponantoj.
Ili estas pli malkreskeblaj al fatigo kaj damaĝo de alta vento, stormoj, fulmo, birdoj, aŭ glacio.
Vertikala akso vento-turbino (VAWT) estas difinita kiel vento-turbino, kies akso de rotacio estas vertikala aŭ perpendikulara rilate al la tero. VAWToj estas malpli komunaj ol HAWToj, sed ili havas kelkajn avantajojn por malgrand-skala kaj urbana apliko. Ili kutime havas du aŭ tri flugilojn, kiuj estas rektaj aŭ kurbitaj.
La ĉefaj komponantoj de VAWT estas:
La rotor, konsistanta el la flugiloj kaj la vertikala ŝafto, kiuj konektas ilin al la generatoro.
La generatoro, kiu konvertas la mekanikan energion de la rotor al elektra energio.
La bazo, kiu subtenas la rotor kaj la generatoron kaj konektas ilin al la tero.
La funkcio principo de VAWT bazas sur trenforto, kiu estas la forto, kiu kontraŭstaras la movon de objekto, kiam aero fluas super ĝia surfaco. La flugiloj de VAWT estas simetriaj aŭ asimetriaj, kiuj krevas malsaman kvanton de trenforto, kiam ili frontas aŭ kontraŭstaras la vento-direkton. Tiu diferenca trenforto kaŭzas, ke la flugiloj rotacas ĉirkaŭ la vertikala akso, kiu en turnas drivas la generatoron por produkti elektron.
La rotor-planedo de VAWT ne bezonas esti aligitaj kun la vento-direkto, ĉar ĝi povas kapti venton de ajna direkto. Do, VAWT ne havas yaw-sistemon aŭ vento-sensilon. Tamen, VAWT povas havi pitch-sistemon, kiu ŝanĝas la angulon de atako de la flugiloj por kontroli ilian rotacian rapidon kaj potencan eldonon.
La avantajoj de VAWToj estas:
Ili havas pli malaltajn instalajn kaj mantenajn kostojn ol HAWToj, ĉar ili havas malpli da moviĝantaj partoj kaj elektraj komponantoj.
Ili havas pli malaltajn bru-nivelojn ol HAWToj, ĉar ili rotacas je pli malrapida rapideco.
Ili povas esti instalitaj sur tegmentoj aŭ proksime de konstruaĵoj, ĉar ili havas pli malaltajn altecojn kaj pli malgrandajn piedprintojn ol HAWToj.
La malavantajoj de VAWToj estas:
Ili havas pli malaltan efikecon ol HAWToj, ĉar ili havas pli da trenforto kaj malpli da levi.
Ili havas pli altan torqu-fluktuadon kaj mekanikan streĉon ol HAWToj, ĉar ili havas pli da ŝanĝoj en aerodinamikaj fortoj dum ĉiu rotacio.
Ili ne povas esti instalitaj mar-bazaj, ĉar ili estas malpli stabila kaj dura ol HAWToj.
Ekzistas du ĉefaj tipoj de VAWToj laŭ ilia flugildizajno: Darrieus kaj Savonius.
Darrieus-turbinoj estas VAWToj, kiuj havas kurbitajn flugilojn, kiuj similas belegadilon aŭ trochoidon. Ili estis inventitaj de franca inĝeniero Georges Darrieus en 1931. Darrieus-turbinoj uzas levi kaj trenforton por rotaciigi siajn flugilojn. Ili povas atingi altajn rotacian rapidecon, sed ili bezonas eksteran start-mekanismon, kiel elektran motoron aŭ alian turbinion, ĉar ili ne povas memkomenci.
La avantajoj de Darrieus-turbinoj estas:
Ili havas pli altan potencan koeficienton ol Savonius-turbinoj, ĉar ili uzas levi kaj trenforton.
Ili havas pli malaltan soliditecon ol Savonius-turbinoj, ĉar ili havas malpli da flugiloj kun pli grandaj spacoj inter ili.
La malavantajoj de Darrieus-turbinoj estas:
