Vrtnje vjetroelektrana s horizontalnom i vertikalnom osi: Usporedba

Vjetar je obnovljiv i čist izvor energije koji može smanjiti emisije stakleničkih plinova i ovisnost o fosilnim gorivima. Vjetroelektrane su strojevi koji pretvaraju kinetičku energiju vjetra u električnu energiju. Postoje dvije glavne vrste vjetroelektrana temeljene na orijentaciji njihove osi: horizontalne i vertikalne.

Što je vjetroelektrana s horizontalnom osi rotacije?

Vjetroelektrana s horizontalnom osi (HAWT) definirana je kao vjetroelektrana koja ima horizontalnu ili paralelnu osi rotacije u odnosu na tlo. HAWT-ovi su najčešći tip vjetroelektrana korištenih za velikom mjeri proizvodnju električne energije. Obično imaju tri lopatica koje sličaju lepljinama zrakoplova, iako neke mogu imati dvije ili jednu lopatu.

Glavni komponenti HAWT-ova su:

• Rotor, koji se sastoji od lopatica i huba koji ih povezuje s vratiljem.

• Nacelle sadrži generator, mjenjač brzina, fren, sustav yaw i druge mehaničke i električne komponente.

• Stup podržava nacelle i rotor i podiže ih iznad tla kako bi hvatali više vjetra.

• Temelj fiksira stup na tlu i prenosi opterećenja sa vjetroelektrane.

Princip rada HAWT-a temelji se na dizanju, što je sila koja gura objekt nagore kada zrak teče preko njegove površine. Lopate HAWT-a imaju oblik aerofolija, koje stvaraju razliku pritiska između njihove gornje i donje strane kada vjetar puha. Ova razlika pritiska uzrokuje da se lopate vrte oko horizontalne osi, što na svoj red pokreće vratilj i generator kako bi proizveli električnu energiju.

Ravnina rotora HAWT-a mora biti poravnata s smjerom vjetra kako bi se maksimizirala njegova učinkovitost. Stoga HAWT ima senzor vjetra i sustav yaw koji prilagođavaju orijentaciju nacelle prema smjeru vjetra. HAWT također ima sustav pitch koji mijenja kut napada lopata kako bi kontrolirao njihovu rotacijsku brzinu i snagu izlaza.

Prednosti HAWT-ova su:

• Imaju veću učinkovitost od vjetroelektrana s vertikalnom osi (VAWT-ova) jer mogu uhvatiti više vjetra s manjom otporom.

• Imaju manje fluktuacije momenta i mehaničkog stresa od VAWT-ova jer imaju manje promjena u aerodinamičkim silama tijekom svake rotacije.

• Mogu se instalirati u pomorskim područjima na plivajućim platformama ili fiksiranim temeljima, gdje je brzina vjetra veća i konstantnija.

Nedostaci HAWT-ova su:

• Zahtijevaju visok stup i veliku površinu zemljišta kako bi se izbjegle turbulencije i interferencija s okolnim strukturama ili terenom.

• Su skuplje i složenije za instalaciju i održavanje od VAWT-ova jer imaju više pokretnih dijelova i električnih komponenti.

• Više su podložni umorom i oštećenju od jakih vjetrova, oluja, munja, ptica ili leda.

Što je vjetroelektrana s vertikalnom osi rotacije?

Vjetroelektrana s vertikalnom osi (VAWT) definirana je kao vjetroelektrana koja ima vertikalnu ili okomit