Lóðrétt og lárétt ásars vindkraftarvélur: Samanburður

Vindorka er endurtekinn og hrein orkuráðun sem getur minnkað útskýrslu grínhausgasa og afhængd við fossíl orkur. Vindorkuturbinur eru vélir sem brota kinetísk orku vindar í rafmagnsorku. Það eru tvær aðal gerðir vindorkuturbna eftir áttun víddarásar: lárás og snúðrás.

Hvað er lárásar vindorkuturbina?

Lárásar vindorkuturbina (HAWT) er skilgreind sem vindorkuturbina sem hefur lárás eða samsíða víddarás við jarðinn. HAWT eru algengustu gerðir vindorkuturbna notaðar fyrir stóra stigs rafmagnsgjöf. Þeir hafa venjulega þrjá spennur sem líkja flugvélaspennum, en sumar gætu haft tvo eða einn spenn.

Aðalhlutir HAWT eru:

• Rótarinn, sem samanstendur af spennum og miðju sem tengir þær við skiptinguna.

• Nacellen, sem inniheldur virkjarann, hárræðingsgerðina, bremsum, yaw kerfið og aðra mekanísku og rafmagnslega hluti.

• Trénnin stendur fyrir nacellen og rótarinn og loftar þá yfir jarðinn til að fanga meira vind.

• Grundvallinn festir trénnina við jarðina og fer fram með mögnum frá vindorkuturbninu.

Virknarskrá HAWT byggist á lyft, sem er krafturinn sem dregur hlut upp þegar loft fer yfir yfirborð hans. Spennurnar á HAWT eru formlega eins og flytjandi flugvélaspennur, sem búa til tryggjanamun á ofan- og undirsíðu þeirra þegar vindur blást. Þessi tryggjanamun leiðir til að spennurnar snúast um lárásina, sem í kjölfarið dreifir skiptinguna og virkjarann til að framkvæma rafmagnsorku.

Rótarplanið á HAWT verður að vera jafnt við vindstefnu til að maksima þrýstinginn. Þar af leiðandi hefur HAWT vindkanna og yaw kerfi sem stilla áttun nacellens eftir vindstefnu. HAWT hefur einnig pitch kerfi sem breytir angriðspunktum spenna til að stjórna snúningshraða og orkuafl.

Forsendur HAWT eru:

• Þeir hafa hærri efni en snúðrásar vindorkuturbnar (VAWT) vegna þess að þeir geta fangið meira vindorku með minni drægni.

• Þeir hafa lægra torque ripple og mekanískan stress en VAWT vegna þess að þeir hafa færri breytingar á luftþryggjamötum í hverju snúningi.

• Þeir geta verið settir upp sjávarfarandi á svimmiplötum eða fast grundvöllum, þar sem vindhraði er hærri og sjálfsameinari.

Minnur HAWT eru:

• Þeir krefjast hárar trénnar og stórs landarefnis til að forðast óræðingu og áhrif frá nærum byggingum eða landslagi.

• Þeir eru dýrara og flóknari að setja upp og halda áfram en VAWT vegna þess að þeir hafa fleiri færileg hluti og rafmagnslega hluti.

• Þeir eru meiri ábendingar til að fara niður í fatígu og skemmd frá hæjum vindum, stormum, ljósleiðum, fuglum eða ís.

Hvað er snúðrásar vindorkuturbina?

Snúðrásar vindorkuturbina (VAWT) er skilgreind sem vindorkuturbina sem hefur snúðrás eða hornrétt víddarás við jarðinn. VAWT eru sjaldnæra en HAWT, en þeir hafa nokkrar förmenni fyrir smá stigs og borgarleg notkun. Þeir hafa venjulega tvo eða þrjá spennu sem eru annaðhvort beinlínur eða boguð.

Aðalhlutir VAWT eru:

• Rótarinn, sem samanstendur af spennum og lóðréttu skiptingunni sem tengir þær við virkjarann.

• Virkjarinn, sem brotar mekanísk orku rótarsins í rafmagnsorku.

• Botninn, sem stendur fyrir rótarsins og virkjarsins og tengir þá við jarðina.

Virknarskrá VAWT byggist á drægni, sem er krafturinn sem mótmælir hreyfingu hluts þegar loft fer yfir yfirborð hans. Spennurnar á VAWT eru symmetrískar eða asymmetrískar, sem búa til mismunandi magn drægnis þegar þær staðast eða mótest vindstefnu. Þessi mismun í drægni leiðir til að spennurnar snúast um snúðrásina, sem í kjölfarið dreifir virkjarann til að framkvæma rafmagnsorku.

Rótarplanið á VAWT þarf ekki að vera jafnt við vindstefnu vegna þess að hann getur fangið vind frá hvaða stefnu sem er. Þar af leiðandi hefur VAWT ekki yaw kerfi eða vindkanna. En VAWT gæti haft pitch kerfi sem breytir angriðspunktum spenna til að stjórna snúningshraða og orkuafl.

Forsendur VAWT eru:

• Þeir hafa lægra kostnað við uppsetningu og viðhaldi en HAWT vegna þess að þeir hafa færri færilega hluti og rafmagnslega hluti.

• Þeir hafa lægra hljóðstigi en HAWT vegna þess að þeir snúa sig á lægra hraða.

• Þeir geta verið settir upp á takar eða nær byggingum vegna þess að þeir hafa lægra hæð og minni fotprjón en HAWT.

Minnur VAWT eru:

• Þeir hafa lægra efni en HAWT vegna þess að þeir hafa meira drægni og minni lyft.

• Þeir hafa hærri torque ripple og mekanískan stress en HAWT vegna þess að þeir hafa fleiri breytingar á luftþryggjamötum í hverju snúningi.

• Þeir geta ekki verið settir upp sjávarfarandi vegna þess að þeir eru minni öruggir og endurbærir en HAWT.

Gerðir snúðrásara vindorkuturbna

Það eru tvær aðal gerðir VAWT eftir formi spenna: Darrieus og Savonius.

Darrieus turbínur

Darrieus turbínur eru VAWT sem hafa boguð spennur sem líkja eggbeater eða trochoid. Þær voru uppfunnar af franska verkfræðingnum Georges Darrieus árið 1931. Darrieus turbínur nota bæði lyft og drægni til að snúa spennurnar. Þær geta náð hæjum snúningshraða, en þær krefjast ytri upphafsmechanism, eins og rafmagnsmotor eða aðrar turbínur, vegna þess að þær geta ekki sjálfvirkt byrjað.

Forsendur Darrieus turbínna eru:

• Þeir hafa hærri orkukofa en Savonius turbínur vegna þess að þeir nota bæði lyft og drægni.

• Þeir hafa lægra solidify ratio en Savonius turbínur vegna þess að þeir hafa færri spennur með stærri bilum milli þeirra.