טורבינות רוח עם ציר אופקי וציר אנכי: השוואה

האנרגיה הרוח היא מקור אנרגיה מתחדש ונקי שיכולה להפחית את פליטת גזי החממה והתלות בדלק מאובנים. טורבינות רוח הן מכונות המרתות את האנרגיה הקינטית של הרוח לאנרגיה חשמלית. ישנם שני סוגים עיקריים של טורבינות רוח בהתאם לכיוון צירן: אופקיות ועומקיות.

מהו טורבינת רוח עם ציר אופקי?

טורבינת רוח עם ציר אופקי (HAWT) מוגדרת כטורבינת רוח שיש לה ציר סיבוב אופקי או מקביל לקרקע. טורבינות HAWT הם הסוג הנפוץ ביותר של טורבינות רוח המשמשות לייצור חשמל ברמת גדולה. בדרך כלל יש להם שלושה날ים הדומים לניצבים של מטוסים, אם כי חלקם יכולים להיות עם שני ניצבים או אחד בלבד.

הרכיבים העיקריים של טורבינת HAWT הם:

• הרוטור, המורכב מהניצבים וה毂连接似乎中断了，让我继续为您翻译剩余的部分。 ```html

  • הרוטור, המורכב מהניצבים והחיבור שלהם לציר.

  • הנאסלה, המאכלסת את הגנרטור, תיבת ההילוכים, מערכת הבלימה, מערכת היעף ורכיבים מכניים ואלקטרוניים אחרים.

  • המגדל לתמיכה בנאסלה והרוטור ובהעלאתם מעל הקרקע כדי ללכוד יותר רוח.

  • הבסיס, המאגד את המגדל לקרקע ומוביל את העומסים מהטורבינה הרוחנית.

  
  

  
  

  

  
  

  
  

  עקרון הפעולה של טורבינת HAWT מתבסס על נשיפה, שהיא הכוח המניע עצם למעלה כאשר אוויר זורם מעל פני השטח שלה. הניצבים של טורבינת HAWT הם בצורת אווירונטים, שמייצרים הפרש לחץ בין הפנים העליונים והתחתונים שלהם כאשר הרוח נושבת. הפרש לחץ זה גורם לניצבים לסוב סביב הציר האופקי, מה שמוביל את הציר והגנרטור לייצר חשמל.

  יש להתאים את מישור הרוטור של טורבינת HAWT לכיוון הרוח כדי להאריך את יעילותה. לכן, לטורבינת HAWT יש חיישן רוח ומערכת יעף שמתאימות את כיוון הנאסלה בהתאם לכיוון הרוח. לטורבינת HAWT יש גם מערכת זווית התקפה שמשנה את זווית ההתקפה של הניצבים כדי לשלוט במהירות הסיבוב ובפלט החשמל.

  
  

  

  
  

  היתרונות של טורבינות HAWT הם:

  • יש להן יעילות גבוהה יותר מאשר טורבינות VAWT כי הן יכולות ללכוד יותר אנרגיה רוח עם פחות התנגדות.

  • יש להן ריפל מומנט נמוך יותר ולחץ מכני נמוך יותר מאשר טורבינות VAWT כי יש להן פחות שינויים בכוחות אווירודינמיים במהלך כל סיבוב.

  • ניתן להתקין אותן בים על פלטפורמות צפות או בסיסים קבועים, שם מהירות הרוח גבוהה וקבועה יותר.

  החסרונות של טורבינות HAWT הם:

  • יש צורך במגדל גבוה ושטח גדול כדי למנוע טורבולנציה והפרעות מבניינים או טופוגרפיה סמוכים.

  • הן יקרות ומסובכות יותר להתקנה ולתחזוקה מאשר טורבינות VAWT כי יש להן יותר חלקים נעים ורכיבים חשמליים.

  • הן יותר קשות לפגיעה מחולשות ונזק מגזעי רוח, סופות, ברקים, ציפורים או קרח.

  מהו טורבינת רוח עם ציר אנכי?

  טורבינת רוח עם ציר אנכי (VAWT) מוגדרת כטורבינת רוח שיש לה ציר סיבוב אנכי או מאונך לקרקע. טורבינות VAWT הן פחות נפוצות מאשר טורבינות HAWT, אבל יש להן כמה יתרונות עבור יישומים קטנים ועירוניים. בדרך כלל יש להן שני או שלושה ניצבים שהם ישרים או מעוקלים.

  הרכיבים העיקריים של טורבינת VAWT הם:

  • הרוטור, המורכב מהניצבים והציר האנכי המחבר אותם לגנרטור.

  • הגנרטור, הממיר את האנרגיה המכנית של הרוטור לאנרגיה חשמלית.

  • הבסיס, המאגד את הרוטור ואת הגנרטור ומחבר אותם לקרקע.

  
  

  
  

  

  
  

  
  

  עקרון הפעולה של טורבינת VAWT מתבסס על גרירה, שהיא הכוח המנוגד לנוע של עצם כאשר אוויר זורם מעל פני השטח שלו. הניצבים של טורבינת VAWT הם סימטריים או אסימטריים, שמייצרים כמויות שונות של גרירה כשהם פונים או מתנגדים לכיוון הרוח. הפרש גרירה זה גורם לניצבים לסוב סביב הציר האנכי, מה שמוביל את הגנרטור לייצר חשמל.

  אין צורך להתאים את מישור הרוטור של טורבינת VAWT לכיוון הרוח כי היא יכולה ללכוד רוח מכל כיוון. לכן, טורבינת VAWT אין לה מערכת יעף או חיישן רוח. עם זאת, טורבינת VAWT יכולה להיות בעלת מערכת זווית התקפה שמשנה את זווית ההתקפה של הניצבים כדי לשלוט במהירות הסיבוב ובפלט החשמל.

  
  

  

  
  

  היתרונות של טורבינות VAWT הם:

  • יש להן עלויות התקנה ותחזוקה נמוכות יותר מאשר טורבינות HAWT כי יש להן פחות חלקים נעים ורכיבים חשמליים.

  • יש להן רמות רעש נמוכות יותר מאשר טורבינות HAWT כי הן מסתובבות במהירויות איטיות יותר.

  • ניתן להתקין אותן על גגות או ליד בניינים כי יש להן גבהים נמוכים ושטח בסיס קטן יותר מאשר טורבינות HAWT.

  החסרונות של טורבינות VAWT הם:

  • יש להן יעילות נמוכה יותר מאשר טורבינות HAWT כי יש להן יותר גרירה ופחות נשיפה.

  • יש להן ריפל מומנט גבוה יותר ולחץ מכני גבוה יותר מאשר טורבינות HAWT כי יש להן יותר שינויים בכוחות אווירודינמיים במהלך כל סיבוב.

  • לא ניתן להתקין אותן בים כי הן פחות יציבות ודורתיות מאשר טורבינות HAWT.

  etypes of Vertical Axis Wind Turbines

  ישנם שני סוגים עיקריים של טורבינות VAWT בהתאם לעיצוב הניצבים: Darrieus ו-Savonius.

  Turbines Darrieus

  טורבינות Darrieus הן טורבינות VAWT שיש להן ניצבים מעוקלים הדומים למכונת ביצי או טרוכואיד. הן הומצאו על ידי המהנדס הצרפתי Georges Darrieus בשנת 1931. טורבינות Darrieus משתמשות בנשיפה כמו גם בגרירה לסיבוב הניצבים שלהן. הן יכולות להשיג מהירויות סיבוב גבוהות, אבל הן דורשות מנגנון הפעלה חיצוני, כגון מנוע חשמלי או טורבינה נוספת, כי הן לא יכולות להתחיל עצמאית.

  היתרונות של טורבינות Darrieus הם:

  • יש להן מקדם כוח גבוה יותר מאשר טורבינות Savonius כי הן משתמשות בנשיפה כמו גם בגרירה.

  • יש להן יחס סולידיות נמוך יותר מאשר טורבינות Savonius כי יש להן פחות ניצבים עם פערים גדולים ביניהם.

  החסרונות של טורבינות Darrieus הם:

  תשלום טיפ