Vertikální větrné turbíny

Pokud je v současnosti mnoho pokročilejších způsobů získávání energie, pak byly téměř všude použity větrné turbíny. Samozřejmě jsou stále používány ještě dnes, ale počet se výrazně snížil. Abychom porozuměli principu jejich práce, je důležité vědět, že vítr je forma solární energie.

Obecný popis

Větrné turbíny pracují s větrnými proudy. Ale proč je vítr schopen dodávat elektřinu? Tento jev vyplývá ze skutečnosti, že dochází k nerovnoměrnému zahřátí zemské atmosféry, struktura povrchu planety je nepravidelná a také proto, že se otáčí. Větrné turbíny nebo větrné elektrárny dokáží přeměnit kinetickou energii větru na mechanickou energii, kterou je možné později využít pro některé další úkoly.

Jak přesně tato zařízení vyrábějí elektrickou energii pomocí obyčejného větru? Ve skutečnosti je vše vcelku jednoduché. Princip fungování takové turbíny je přímo oproti provozu ventilátoru. Pod vlivem větrné elektrárny otáčí větrná turbína lopatky, které naopak způsobují otáčení hřídele a jsou připojeny k generátoru, který vyrábí elektrickou energii.

Typy turbín

Existuje několik typů různých turbín. Inženýři rozlišují dvě hlavní kategorie používané v daném čase. První kategorie je vodorovně-axiální a druhá kategorie je vertikálně axiální. První typ větrných turbín má nejběžnější konstrukci, včetně dvou nebo tří nožů. Jednotky se třemi čepelky pracují na principu "proti větru". Samotné prvky jsou instalovány tak, aby se dívali na vítr.

Jednou z největších turbín na světě je GE Wind Energy. Síla tohoto zařízení je 3,6 megawattů. Zde stojí za zmínku, že čím větší je turbína, tím efektivnější je. Navíc poměr poměru k zisku a ceně se také zlepšuje s velikostí jednotky.

Obecné charakteristiky turbín

Prvním indikátorem, kterým je přístroj vybrán, je napájení. Budeme-li mít "servisní" turbíny, pak jejich výkon může začít od 100 kW a dosáhnout několika mW. Důležité je také poznamenat, že vertikální větrné turbíny a horizontální větrné turbíny lze sestavit do skupin. Takové skupiny se často nazývají větrné farmy. Účelem těchto míst je velkoobchodní dodávka elektřiny do požadovaného zařízení.

Pokud mluvíme o malých samostatných turbínách, jejichž výkon je nižší než 100 kW, jsou nejčastěji využívány k dodávce elektřiny do soukromých domů, telekomunikačních antén nebo k dodávce energie čerpadlům pro čerpání vody. Je třeba poznamenat, že turbíny s malou velikostí mohou být také použity ve spojení s dieselovými generátory, bateriemi nebo solárními panely. Takový systém se nazývá hybridní systém. Používají se na místech, kde neexistuje možnost připojení k elektrické síti.

Výhody vertikálních turbín

V současné době se vertikální typ zařízení používá mnohem častěji. To je odůvodněno skutečností, že vertikální typ má několik výhod oproti horizontálním typům.

Na věžích vertikálního typu bude zatížení působit rovnoměrněji, což dává takovou příležitost, jako jednodušší tvorbu většího, pokud jde o jeho rozměry, design. Navíc k instalaci rotoru na tento typ turbíny není třeba dodatečné vybavení. Důležitou výhodou, která zvyšuje efektivitu práce, je, že lopatky vertikálních turbín mohou být zkroucené - ve formě spirály. To je velmi důležité, jelikož v tomto případě bude mít vliv větrné energie jak na vstupu, tak na výstupu, což samozřejmě zvyšuje účinnost instalace.

Jednou z nejdůležitějších výhod vertikálních turbín je to, že při instalaci nemá smysl nastavovat os pro proudění větru. Tento typ zařízení bude pracovat s proudění větru vyfukováním z obou stran.

Větrná turbína Bolotova

Toto nastavení je zvýrazněno na pozadí jiných zařízení. Pro normální provoz turbíny není třeba ho přizpůsobovat různým povětrnostním podmínkám. Prvek větrné energie tohoto návrhu je schopen vnímat vítr z obou stran, aniž by provedl jakékoliv úpravy. Navíc tento typ stanice nevyžaduje otáčení věže při změně směru větru. Další výhodou vertikálních větrných turbín (VAWT - větrná elektrárna s vertikálně umístěným generátorovým hřídelem) spočívá v tom, že mají speciální konstrukci, která umožňuje práci s větrnými proudy jakékoliv energie. Je možné pracovat i při náhlých bouřích. K dispozici je výběr z počtu instalačních modulů. Jejich výkon závisí na výkonu turbíny. To znamená, že měníte počet modulů, můžete změnit kapacitu jednotky, což je velmi výhodné. Další výhodou je, že element větrné energie konstrukce je sestaven takovým způsobem, že umožňuje konverzi s vysokou účinností kinetické energie na mechanickou konverzi.

Rozměry větrné turbíny Biryukov a Blinov

Toto zařízení má dvojpodlažní rotor o průměru 0,75 m. Výška tohoto prvku je 2 m. Díky působení čerstvého větru byl tento rotor schopen plně rozebrat rotor asynchronní hřídele s výkonem až 1,2 kW. Turbína mohla vydržet větrnou energii bez zlomu až 30 m / s.

Za zmínku stojí, proč je větrná farma považována za úspěch dvou vědců. Věc je v 60. letech. v SSSR vědec Biryukov patentoval kolotoč větrný generátor s KIEV 46%. O trochu později však inženýr Blinov mohl použít stejný design, ale s ukazatelem 58% KIEA.

Turbíny typu hyperboloidu

V základu větrných turbín hyperboloidního typu se objevily myšlenky takového inženýra jako Shukhov Vladimir Grigorievich.

Zvláštnosti tohoto typu turbíny lze připsat skutečnosti, že má větší pracovní plochu proudění větru. Porovnáme-li tento ukazatel s jinými kategoriemi zařízení, pak hyperboloidní typ zobrazuje výsledky o 7-8% lépe, pokud počítáme z oblasti zametání. Tento indikátor platí pro ty typy, ve kterých je pracovní plocha toku větru okrouhlá. Pokud porovnáme tento typ, například s turbínami Darier a Savonius, bude rozdíl 40-45%.

Zvláštními vlastnostmi této kategorie agregátů je také skutečnost, že jsou schopny pracovat se stoupajícími proudy vzduchu. To je velmi produktivní, pokud instalujete generátor u jezera, bažiny, na svahu atd.

Přínosy takových turbín také zahrnují skutečnost, že kontaktní linka aktivní vrstvy vzduchu, která je promyta hyperboloidem, bude 1,6krát delší, než je tomu u podobného válce, který se otáčí jako větrný generátor typu rotoru. Samozřejmě, je tedy závěr, že účinnost bude více než stejná.

Nevýhody

Navzdory mnoha výhodám a zvláštnostem těchto turbín mají řadu nevýhod.

Záporné faktory zahrnují skutečnost, že při rotaci lopatek generátoru proti větrným proudům bude tento typ generátoru trpět značnými ztrátami, což následně povede k poklesu účinnosti provozu přibližně o polovinu. Snížení tohoto ukazatele je velmi patrné, pokud porovnáme vertikální turbíny s horizontálními, které nemají takové ztráty.

Další nevýhodou je, že vertikální větrný generátor by měl být velmi dlouhý. Pokud se nachází v blízkosti země, kde je rychlost větru mnohem nižší než ve vysoké nadmořské výšce, může dojít k problémům se spuštěním rotoru, který potřebuje k nastartování práce. Samotné nezačíná. Samozřejmě můžete instalovat speciální věže, které zvýší výšku lopatek, ale spodní část rotoru bude stále příliš nízká.

Mezi další nevýhody patří skutečnost, že v zimě na lopatkách větrných generátorů vzniknou rampouchy. Za zmínku stojí také velké množství hluku, které turbíny vydávají při běhu. Některé rostliny jsou dokonce schopny produkovat škodlivý infrasound v jejich práci. To způsobuje vibrace, které mohou způsobit nervy, okna, nádobí.

Zajímavostí je, že větrné turbíny v RimWorld byly používány jako zdroj energie.