סוגי טורבינות רוח HAWT, VAWT ועוד מסבירים

רוב המכריע של טורבינות רוח הנראים ברחבי המדינה במעיינות רוח ( baik על-יבשה ובים) הם תכנונים סטנדרטיים עם 3 פינים. עם זאת, יש מספר סגנונות/סוגים שונים של טורבינות והדרך בה הן משתמשות באנרגיה קינטית מהרוח שונה מאוד.

שני הסוגים העיקריים של טורבינות רוח הם לציר אופקי ולציר אנכי. טורבינות רוח לציר אופקי יש להן ציר סיבוב מכוון אופקית. בדרך כלל הן מתאפיינות בשלושה חלקי סיבוב ומעוצבות כדי להפנות אל הרוח. טורבינות רוח לציר אנכי יש להן ציר סיבוב מכוון אנכית ומעוצבות כדי לנצל את האנרגיה הקינטית בכיוון ההפוך.

מלבד טורבינות רוח לציר אופקי ולציר אנכי יש גם דגמים נוספים של הטורבינה שדאי לחקור.

הסוג הנפוץ ביותר של טורבינה רוחית הוא 'טורבינה רוח אופקית'. היא נקראת כך כי ציר הסיבוב שלה מונח אופקית (ראו תרשים, למטה)

טורבינות רוח אופקיות צריכות להצביע ישירות אל הרוח כדי לפעול בהיעדות מרבית, והראש כולו מעוצב לסיבוב כדי להביט antioxid. כאשר כיוון הרוח משתנה, גם הראש חייב לסובב (או 'לזוז') כדי להישאר מכוון אל הרוח.

טורבינות רוח אופקיות נבחרו עבור חווה רוחית ימית ועבור חווה רוחית ביבשתית שם האזורים הם בעיקר שטוחים ופתוחים, מכיוון שהן עובדות בצורה יעילה יותר מאשר טורבינות רוח אנכיות באזורים שבהם הרוח לא טורבולנטית.

נבנו לגודל

בעוד שיש הרבה טורבינות רוח קטנות לציר אופקי שזמינות מסחרית עבור בעלי בתים מודעים לאנרגיה, אחת המטרות הגדולות שלהן היא שהן מתאימות היטב להכלה והן יכולות לבuilt VERY BIG. זו הסיבה נוספת מדוע הן בשימוש בפרקים של רוח. זה הרבה יותר יעיל כלכלית לבנות ולהפעיל טורבינה אחת בגודל 10 מגוואט (MW) מאשר חמש טורבינות בגודל 2 MW.

הטורבינה הגדולה ביותר בעולם (עד הקיץ 2021) היא הטורבינה Vestas V236, עם תistung כח של 15 מגוואט (MW). יש לה קוטר גלגל של 236 מטרים – יותר משני הגובה של סטטואת החירות! סיבוב אחד של הפלגים שלה מספק מספיק חשמל כדי להפעיל בית ממוצע ליום שלם.

טורבינות רוח עם ציר אנכי

סוג פחות יעיל ופחות נפוץ של טורבינה הוא 'טורבינת רוח לציר אנכי'. היא מכונה כזו משום שהציר המסתובב מכוון אנכית למעלה.

לא ניתן לבנות טורבינות עם ציר אנכי בגודל גדול כמו זה שאנו רואים בפרקים של טורבינות עם ציר אופקי. הטורבינה הגדולה ביותר עם ציר אנכי שנבנתה אי פעם הייתה הטורבינה "ÉOLE" בגובה 110 מטר ועוצמה של 3.8MW שבקוויבק, קנדה. עם זאת, בשנת 1993 נכשלה המוטת הסיבוב תחת משקל של 880 טון שהייתה צריכה לתמוך בו. מאז היא לא פעילה והפכה למשיכה לטוריסטים. זה מאוד לא סביר שתוקן ניסיון לבנות טורבינה עם ציר אנכי גדולה יותר מסיבה זו בגלל בעיות ההנדסה הקשורים לתמיכה ישירה של משקולות כבדות כל כך על מוטה אחד.

נבנתה עבור גמישות

למרות שהיא קטנה יותר, העיקרון הגדול של טורבינות רוח עם ציר אנכי הוא שהן אינן זקוקשות לסיבוב כדי להתאים לכיוון הרוח. הן אוספות אנרגיה מרוח מכל הכיוונים כל הזמן. בשל התכנון של הפינים שלהן, הן תמיד מסתובבות באותו כיוון, ללא קשר מאיפה הרוח מגיעה.

זה גורם לטורבינות רוח עם ציר אנכי להיות יותר טובות בלכידת אנרגיה של הרוח על גגות ערים ובאזורים מפוצלים שם כיוון הרוח התurbולנטית משתנה כל הזמן.

טורבינות רוח עם ציר אנכי מארחות פחות מקום מאשר טורבינה אופקית שווה הכוח, ו經常 נבחרות לאזורים שבהם חלל מוגבל.

סוגים שונים של VAWTs

ישנן שתי תצורות עיקריות של טורבינות רוח עם ציר אנכי, שנקראות סבוניוס ודריוס. התצורות הללו נבדלות זו מזו בדרך בה הן מלכדות את אנרגיית הרוח.

סבוניוס VAWTs

טורבינות רוח אנכיות בסגנון סאבוניוס משתמשות בプリンציפ של גרירה להמרת אנרגיה של הרוח לאנרגיה מוטורית מסתובבת. הן עובדות כמו קופסה, צווארה לצרף את הרוח שנכנסת לתורבינה, מה שמייצר גרירה ומכך מכריח אותה לסיבוב (ראה תרשים, למטה). איננו משנה מאיזה כיוון בא הרוח, היא תמיד תפגע בחזית והאחור של הקופסה – אך האחור העגול של הקופסה מייצר פחות גרירה, מה שמאפשר לטורבינה לסובב. עם זאת, זה כן אומר שטורבינת רוח אנכית בסגנון סאבוניוס יכולה להמיר לכל היותר 15% מאנרגיית הרוח לאנרגיה מוטורית מסתובבת.

טורבינות רוח אנכיות דאריוס

טורבינות רוח עם ציר אנכי מסוג דאריוס משתמשות בプリンציפ של העלאה כדי להמיר את אנרגיית הרוח לאנרגיה מכנית סיבובית, והן אפקטיביות יותר מתורבינות לציר אנכי בסגנון סבוניוס. לטורבינות דאריוס יש_Blades_ שצורת ה截面 שלהן דומה לצורת כנף מטוס. כאשר הרוח עוברת מעל ה_Blade_, האפקט האโรדינמי יוצר עלאה, וזה מה שסובב את הטורבינה (ראה תרשים, למטה).

ה_Blades_ הארוודינמיים של טורבינת דאריוס יכולים להיות או ישרים, קמוריםים או הליקליים בצורתם (ראה תרשים, למטה).

אלה כולן טורבינות דאריוס – חלקי הסיבוב הם אותו סוג של אEROFOILS יוצרים עלאה, אך בהרכבים שונים.

ההרכבה הליקלית היא אולי המעניינת ביותר, מכיוון שהיא מאפשרת להכיל אROFOIL_ ארוך יותר באותו אזור סיבוב כמו טורבינה עם _Blades_ ישרים, בכך מקליטה יותר רוח ומעלימה את האפקטיביות.

עיצובי טורבינה נוספים

בעוד שרוב טורבינות הרוח נכללות בשתי הקטגוריות הראשונות האלה (ציר אנכי וציר אופקי), היו תצורות ניסיוניות שונות שהתרחקו מהצורה הסטנדרטית של שתי התצורות האלה.

עץ הרוח

ה'עץ רוח' שנבנה על ידי החברה המושבתית בפריז New World Wind, מבוסס על טורבינת רוח לציר אנכי מסוג Savonius, אך הוא חדשני בכך שהוא משתמש בכמה טורבינות קטנות מסודרות כך שיופיעות כמו עלים על עץ כדי ליצור מאפיין עירוני דקורטיבי.

Vortex Bladeless

Vortex Bladeless היא חברה ספרדית שמשתמשת בשיטה שונה לחלוטין להוצאת אנרגיה קינטית מהרוח. 'טורבינה' שלהם לא נראית כמו טורבינה קונבנציונלית כלל, מכיוון שהיא לא מסתובבת.

המערכת Vortex Bladeless משתמשת במאסת עמוד גבוהה, המופעלת על ידי טכניקה בשם תהודה מושרה על ידי ור坎ס. כאשר הרוח עוברת את העמוד, היא יוצרת תורמולנס מאחוריו, מה שגורם לעמוד להניע או 'להתנודד' קדימה ואחורה, והאנרגיה מכנית זו מפעילה אלטרנטור ליניארי, כך מייצרת זרם חשמלי.

בגלל שאין להם סכינים מסובבים, לסגנון זה של גנרטורי רוח אין סיכון לציפורים מטפסות ולחיות בר.

טורבינות מופעלות על ידי כלי רכב

מספר חברות התחילו לפתח טורבינות ציר אנכי קטנות שיכולים להונח במרכז דרכי המהירות והכבישים. במקום להיות מופעלות על ידי 'רוח טבעית', זו התורמולנס שנגרמת על ידי זרם הקבוע של כלי רכב עוברים במהירות גבוהה שמחזירה את הטורבינות. לכן, אף שהם עדיין טורבינות רוח אקסיום אנכיות מסורתיות, זה המצב בו הם נאצלים עליו הוא חדשני.

טורבינה רוחית לציר משלב (CAWT)

הטורבינה הרוחית לציר משלב היא תכנון ניסיוני של טורבינה לציר אנכי המשתמשת בשני סוגי חלקי טורבינה - אופקיים ואנכיים, בarine תצורה ייחודית מחוברת. עם שלושה חלקי טורבינה אנכיות וששה חלקי טורבינה אופקיים, היא יכולה להפיק אנרגיה מרוח מגיעה גם מהכיוון האופקי וגם מהכיוון האנכי. מחקרים גילו שהיא יעילה פי 2.5 יותר מאשר טורבינה לציר אנכי מסורתית בתנאים זהים של רוח.

טורבינה עלייתית לטור קירור

העיצוב הזה מציע תצורה חדשה של טורבינה לציר אנכי מסוג דריוווס, מונחת אופקית וממוקמת בראשי הטורים לקירור. זרם העליה של האוויר המופרש מהטורים, במקום להיות מפזר לאטמוספירה, משמש כדי להניע את הטורבינה.