Хоризонтални и вертикални високоси турбини: Споредба
Енергијата од ветар е обновлива и чиста извор на енергија која може да намали емисиите на гасови што предизвикуваат парников ефект и зависноста од фосилни горива. Ветротурбините се машини кои конвертираат кинетичката енергија на ветар во електрична енергија. Постојат две главни типови на ветротурбини според ориентацијата на нивната оска: хоризонтални и вертикални.
Што е хоризонтална ветротурбина?
Хоризонталната ветротурбина (HAWT) е дефинирана како ветротурбина која има хоризонтална или паралелна оска на ротација според земјата. HAWT-тите се најзастапениот тип на ветротурбини користени за голема електроенергетска производство. Обично имаат три лопти кои прилично напоменуваат пропелери на авиони, иако некои можат да имаат две или една лопта.
Главните компоненти на HAWT се:
Роторот, кој се состои од лопти и хубот кој ги поврзува со валцот.
Накела која содржи генератор, гредар, брем, систем за повртнување, и други механички и електрични компоненти.
Торната поддржува накелата и роторот и ги издига над земјата за да зафаќа повеќе ветар.
Основата анкерира торната на земјата и трансферира теретот од ветротурбината.
Принципот на работа на HAWT е базиран на лифт, кој е силата што го гоѓа објектот нагоре кога воздухот протече над неговата површина. Лоптите на HAWT се обликувани како аерофолии, кои создаваат разлика на притисок помеѓу нивната горна и долна површина кога ветарот дува. Оваа разлика на притисок ги прави лоптите да се ротираат околу хоризонталната оска, што на свој ред го доведува валцот и генераторот да произведат електричество.
Планината на роторот на HAWT мора да е порамнета со насоката на ветарот за да се максимизира неговата ефикасност. Затоа, HAWT има сензор за ветар и систем за повртнување кои го прилагодуваат ориентацијата на накелата според насоката на ветарот. HAWT исто така има систем за нагласување кој го менува аголот на напад на лоптите за да контролира нивната ротационна брзина и производството на моќ.
Прециности на HAWT-тите се:
Имат поголема ефикасност од вертикалните ветротурбини (VAWTs) затоа што можат да зафаќаат повеќе ветар со помала драга.
Имат помало трепетење на моментот и механичка стрес од VAWT-тите затоа што имаат помалку промени во аеродинамичките сили во секое ротирање.
Можат да се инсталираат офшор на плавајачки платформи или фиксни основи, каде што брзината на ветарот е повеќа и постојана.
Недостатоците на HAWT-тите се:
Бараат висока торна и голема земјишта за да се избегне турбуленција и интерференција од блиски структури или терен.
Се подоразно и комплексно за инсталација и одржување од VAWT-тите затоа што имаат повеќе движења и електрични компоненти.
Подлежат на умор и штета од висок ветар, бури, молнии, птици или лед.
Што е вертикална ветротурбина?
Вертикалната ветротурбина (VAWT) е дефинирана како ветротурбина која има вертикална или нормална оска на ротација според земјата. VAWT-тите се помалку заседнати од HAWT-тите, но имаат некои предности за малешки и градски применби. Обично имаат две или три лопти кои се или прави или извити.
Главните компоненти на VAWT се:
Роторот, кој се состои од лопти и вертикалниот валц кој ги поврзува со генераторот.
Генераторот, кој конвертира механичката енергија на роторот во електрична енергија.
Основата, која поддржува роторот и генераторот и ги поврзува со земјата.
Принципот на работа на VAWT е базиран на драга, која е силата што се противставува на движењето на објектот кога воздухот протече над неговата површина. Лоптите на VAWT се симетрични или асиметрични, кои создаваат различни количества на драга кога се соочуваат или се противставуваат на насоката на ветарот. Оваа разлика во драгата ги прави лоптите да се ротираат околу вертикалната оска, што на свој ред го доведува генераторот да произведе електричество.
Планината на роторот на VAWT не треба да биде порамнета со насоката на ветарот затоа што може да зафаќа ветар од било која насока. Затоа, VAWT нема систем за повртнување или сензор за ветар. Меѓутоа, VAWT може да има систем за нагласување кој го менува аголот на напад на лоптите за да контролира нивната ротационна брзина и производството на моќ.
Прециности на VAWT-тите се:
Имат помало инсталација и одржување од HAWT-тите затоа што имаат помалку движења и електрични компоненти.
Имат помало ниво на шум од HAWT-тите затоа што се ротираат со помала брзина.
Можат да се инсталираат на покриви или близу до згради затоа што имаат помало висина и помало следи од HAWT-тите.
Недостатоците на VAWT-тите се:
Имат помала ефикасност од HAWT-тите затоа што имаат повеќе драга и помала лифт.
Имат повеќе трепетење на моментот и механичка стрес од HAWT-тите затоа што имаат повеќе промени во аеродинамичките сили во секое ротирање.
Не можат да се инсталираат офшор затоа што се помалку стабилни и долговечни од HAWT-тите.
Типови на вертикални ветротурбини
Постојат два главни типови на VAWT-тите според дизајнот на нивните лопти: Дариеус и Савониус.
Турбини на Дариеус
Турбините на Дариеус се VAWT-тите кои имаат извити лопти кои прилично напоменуваат бурек или трохоид. Измислени биле од францускиот инженер Жорж Дариеус во 1931 година. Турбините на Дариеус користат и лифт и драга за да ротираат нивните лопти. Можат да достигнат висока ротационна брзина, но бараат екстерен механизам за започнување, како што е електромотор или друга турбина, затоа што не можат да се само-започнат.
Прециности на турбините на Дариеус се:
