Віды вятровых турбін HAWT, VAWT і іншыя — аб'ясненне

Палічэнне большай часткі ветраўых турбін у бачанні ў краіне на ветраўых станцыях (або наземных, ці морскіх) з'яўляюцца стандартнымі дэсяцімі дизайнаў. Праваротная колькасць розных стылей/тыпаў турбін існуе, і спосаб, якім яны выкарыстоўваюць кінетычную энергію ад ветру, зусім розны.

Два галоўных тыпа ветраўых турбін — гORYЗОНтальнай осі і вертыкалнай осі. Горызонтальныя ветраўыя турбіны маюць паўертную асю, якая спрямлена горызантальна. Яны звычайна маюць 3 лопасти і прадназначана для спрыямлення да ветру. Вертыкальныя ветраўыя турбіны маюць паўертную асю, якая выраўнена вертыkalна і прадназначана для выкарыстання кінетычнай энергіі ў супрацьлеглым напрамку.

Крыймя горызантальных і вертыкальных ветраўых турбін, існуюць іншыя версіі турбін, якія варта разглядаць.

Найбольш пашырэнны тапаў вятраўнага турбіна — гэта ‘Гарызантальны Аксіс Вятраўнага Турбіна’ . Яго называюць гарызантальным аксам, бо ўражаемы акс ляжыць гарызантальна (дзякуючы дыяграме, ніжэй).

Гарызантальныя аксы вятраўных турбін павінны кіраваць напрамую ў ветар, каб працаваць з maksімальнай эфектыўнасцю, і ўся голава дызыгнавана, каб вертася ў бак ветру. Калі ветар змяняе напрамак, так голава павінна вертацца (ці 'yaw') для захопу ветру.

Гарызантальныя аксы вятраўных турбін выкарыстоўваюцца для заморскіх вятраўных ферм і сушовыя вятраўныя фермы, дзе зямля увогуле плоская і адкрыта, таму што яны працуюць больш эфектыўна, чым вертыkalныя аксы турбін у месцы, дзе ветар не турбулентны.

Збудаваны для розмаеру

Пакуль існуе бага мініяных горизантальных вятровых турбінаў, якія даступныя для домавых хазяйцяў, адзін з іх галоўных пераваг — цяжкаść іх масштабавання для вытвору і можлівасць будаваць ІХ ДАРЭЧНА ВЯЛІКІМІ. Гэта яшчэ адна прычына, чаму іх выкарыстоўваюць у вятраўных фармах. Менш зацэнна ў эканамічным сэнсе будаваць і аперараваць адну 10-мегаватную (MW) турбіну, чым пяць 2-мегаватных турбін.

Найвялікая вятровая турбіна ў свеце (да лета 2021 года) — гэта турбіна Vestas V236, з номінальнай выдадай 15 мегават (MW). У яе дыяметр лопасткавага ратара складае 236 метраў — больш, чым двойная вышыня Статую Свабоды! Адзін працэдурантый аборт яе лопасцей забяспечвае дастатчаную колькасць электракрасці, каб забезпечыць середнюю сям'ю на дзень.

Вертыкальныя ветраўыя турбіны

Менш эфектыўная і менш распаўсюджаная турбіна — гэта 'вертыкальная вясовая вятровая турбіна'. Яе называюць вертыкальнай вясай, бо ўсяго ратуючы вяс выраўнены вертыкальна ўгору.

Немагчыма будаваць турбіны з палачнай вяскай у такіх вялікіх масягах, якія мы бачым у вятравых фармах з горизантальнай вяскай. Найвялікая турбіна з палачнай вяскай, якая калі лічыцца найбуйнейшай, была 110-метровая, 3.8MW турбіна "ÉOLE" у Квебэку, Kanada. Аднак, ў 1993 годзе падшипнік ратара выйшаў з стрыку пад 880-тонным вагам, якіму трэба было падтрымліваць. Пасля гэтага апarat перастаў працаваць і цяпер яе лічаць кур'ёзам для турыстaugaў. Мала верагодна, што хтосьці спрабуе забудаваць турбіну з палачнай вяскай больш за гэтую, у звязку з інжынернымі праблемамі, якія сувязаныя з падтрымкай такіх цяжкасцей на адным падшипніку.

Забудована для гнуткасці

Хоць і меншыя па размярach, галоўная перавага турбін з палачнай вяскай над горизантальнай вяскай заключаецца ў тым, што ім не трэба вертаць. Яны збіраюць вятровую энергію з усіх напрамкаў усе часы. У звязку з тым, як спроектаваныя лопасці, яны завжды крутяться у той жа правосію, незалежна ад таго, з якога напрамка дуе ветark.

Гэта робіць вертыкальныя ветраўыя турбіны кращымі ў захопленні ветраўнай энергіі на дахах горада і ў забудаваных месцах, дзе хутка змяняецца напрамак турбулентнага вітру.

Вертыкальныя ветраўыя турбіны займаюць менш месца, чым гарызонтальная турбіна эквівалентнай магчымасці, і часта выбару для месц, дзе абмежаванае месца.

Розныя тыпы ВАТ

Існуе два асноўных дызайна вертыкальных ветраўых турбін, якія называюцца Савоніюс і Дарріюс. Ці падобныя дызайны ў спосабе захопу ветраўнай энергіі.

Савоніюс ВАТ

Віртуўныя турбіны з вертыкальнай аксісю стыля Савонія ўжывайць прынцып супрацьства для пераўтварэння ветравай энергіі ў механічную ратуючую энергію. Яны працуе, як лопата, выкараная, каб захапляць ветар, які ўваходзіць у турбіну, ствараючы супрацьства і, таким чынам, паспяхова ўзроце (дакладна бачыць дыяграму, ніжэй). Незалежна ад напрамку ветру, ён завсёды будзе ўдарыць аб па передні і задні бок лопаты – але закруглены задні бок лопаты стварае менш супрацьства, што дазваляе турбіне ўзроце. Пры гэтым гэта значыць, што вертыкальная віртуўная турбіна Савонія можа пераўтвараць не больш за 15% ветравай энергіі ў механічную ратуючую энергію.

Дарріюс VAWTs

Вітравыя турбіны з вертыкальнай асю Даррію выкарыстоўваюць прынцып падьемнай сілы, каб пераўтвараць вятровую энергію ў механічную ратавую энергію, і яны буйнейшыя, чым турбіны стыля Савонію. У вітравых турбінах з вертыкальнай асю Даррію лопасці маюць пралёт у выглядзе самалётнага крыла. Калі ветар праходзіць праз лопасць, аэродынамічны эфект стварае падьемную сілу, і гэта ёсьць што абвяртае турбіну (даклады, дивіцеся на малюнак уніжэй).

Аэродынамічныя лопасці турбіны Даррію могуць быць або правільнымі, або крывымі, або спіральнай формы (дивіцеся на малюнак уніжэй).

Гэтыя ўсё — турбіны Даррію: ратавыя лопасці ўсёды ствараюць аднолькавую падьемную сілу, але ў розных канфігурацыях.

Спіральная канфігурацыя, магчыма, самая цікавая, таму што ён дазваляе ўключыць больш даўгую аэродынамічную лопасць у той жа ратавай плошчы, што і пры праўдзінных лопастках, што дапамагае захопіць больш вятру і павялічыць эфектыўнасць.

Іншыя дызайны турбін

Пакікалі большасць вятрачных турбін адносяцца да гэтых двух асновных катэгорый (вертыкальная і горызонтальная ася), былі розроблены розныя эксперыментальныя дызайны, якія адміняюць ад звычайнага канфігуравання гэтых двух дызайнав.

Ветрынае Дрэва

‘Ветрынае Дрэва’ было ўсталявана кампаніяй New World Wind, заснаванай ў Парыжы, і падзенне на вертыкальную турбіну Савонія, але новае ў тым, што карыстуе багата маленьких турбін, укладзеныя так, каб выглядалі як лісткі на дрэве, ствараючы дэкоратыўную горадскую чаротку.

Vortex Bladeless

Vortex Bladeless — гэта іспанская кампанія, якая выкарыстоўвала цалкам іншую метадыку выцягнення кінетычнай энергіі з вятру. Іх «турбіна» ва ўсе не сцяліцца на звычайнай турбіне, бо ён не ўертиться.

Сістэма Vortex Bladeless карыстаецца вялікай, ступенеўнай мастью, якая выцягае энергію з ветру з дапамогай тэхнікі, якую называюць віртуальнай рэзанансай. Калі ветар праходзіць мім асновы, гэта спрычынае турбуленцыю за ёй, што прыводзіць да калебанняў ці 'уздымання' ступенеўнай масти туды-сюды, і сама mechanічная энергія прыводзіць лінейны альтэрнатар, што генеруе электрычны прамых ток.

Колькі не маюць вертыкальных крылаў, гэтая модаль вятра-генератара не прадстаўляе нябяспечнасці для пералётных птушак і жывёл.

Турбіны, якія актыўвайшыся ад паехаджання транспартных сродкаў

Некалькі кампаній пачалі развіваць маломасштабныя вертыкальныя аксіяльныя вятровыя турбіны, якія можна размясціць у цэнтральнай частцы шоссе і автомагістраляў. Ня гульнявы ветар, а турбуленцыя, спрычыненае сталой стрымкою транспартных сродкаў, якія праходзяць з вышэйшай хуткасцю, заварочвае гэтыя турбіны. Такім чынам, хоць яны яшчэ і звычайнай вертыкальнай аксіяльнай вятровай турбіной, новасцю яе прымененні.

Ветарная турбіна з крэстаўым валам (CAWT)

Ветарная турбіна з крэстаўым валам — гэта eksperymental'ny дызайн вертыкальнай вуглавай турбіны, які выкарыстоўвае абодві роўныя і вертыкальныя лапаткі турбіны ў новай крэстаўнай канфігурацыі. З трьмя вертыкальнымі лапаткамі і шасцю роўнымі лапаткамі яна можа захопляць ветарную енергію, якая прыходзіць ад абодвух роўных і вертыкальных напрамкаў. Даследаванні паказалі, што ён на 2.5 разы больш аперацыйны, чым звычайная вертыкальная вуглавая турбіна ў тых самых умовах вятру.

Турбіна з апачненнем хладзільнай башні

Гэты дызайн прapушае новую канфігурацыю вертыкальнай вуглавай турбіны Darrieus, якая орыйентавана горызантальна і знаходзіцца ў вершыне хладзільных башень. Апачненне ад выхаднага поветра з башні, замест таго, каб быць забытым у атмасферу, выкарыстоўваецца для прываднення турбіны.