Ветер қораптарының түрлері HAWT, VAWT және басқалары түсіндірілген

Көпшілік жел турбиналары аудандық фермерлік аралдарында (континенттік және океандық) көрінетін стандарт 3 шаңғылық дизайнерлер. Бірақ әртүрлі түрлеріне байланысты турбина саны бар және олардың ішінен кинетикалық энергияны қалай пайдаланатын ерекше.

Екі негізгі ветряная турбина түрі бар: горизонтальді ось және вертикальді ось. Горизонтальді осьтік ветряные турбины осьі қатарлап орнатылады. Олардың әдетте 3 шаңғылдары бар және ветерге қарсы орналасады. Вертикальді осьтік ветряные турбины осьі реттелгені вертикалды және кинетикалық энергияны қарама-қарсы бағытта пайдаланады.

Горизонтальді осьтік және вертикальді осьтік ветряные турбиналардан басқа, басқа турбиналар туралы зерттеу мүмкін.

Ең жиі кездесетін ветер құралы түрі – «Горизонтальды Ось Ветер Құралы». Бұл горизонтальды ось ретінде аталады, себебі айналу осі горизонтальдік түрде орналасқан (төмендегі схемаға қараңыз).

Горизонтальды осьдегі ветер құралары ең үнемді тиімділікпен жұмыс істей алу үшін тікелей ветерге бағытталуы керек, ал барлық бас бөлігі ветерге бағытталу үшін айналуға дайынланған. Ветер бағыты өзгерсе, бас бөлік айналуы ( немесе «yaw») керек, сонымен қатар ветерге тікелей бағытталуы қажет.

Горизонтальды осьдегі ветер құралары оффшор ветер фермалары мен шотыраған жерлердегі ветер фермалары үшін таңдауға болады, себебі олар тұрақты және ашуы болмаған араларда вертикалды осьдегі құралдардан да құрылғыларымен қарағанда тиімді жұмыс істейді.

Ұлттық өлшемде құрылған

Қызметкерлерге және үй екіншілеріне арналған көп сандағы кіші өлшемді горизонталдық осьтік ветер турбиналары коммерциялық түрде мезгілдегі, олардың негізгі плюстарының бірі - оларды өндіру үшін және кеңейту үшін жақсы масштабталады. Олардың өзектілігі бұл себептерден бірі екенін сипаттау үшін ветер фермаларында пайдалануға болады. Бір 10 мегаватты (MW) турбина құру және істеу бес 2 MW турбинаға нисанда дағдылықтарымен салыстырғанда көптеген қиындықтарды шешеді.

Дүниежүзінде ең үлкен ветер турбинасы (2021 жылдың қысқы мерекесі бойынша) Vestas V236 турбинасы, 15 мегаватт (MW) дене шактасы бар. Оның лопастарының диаметрі 236 метр – Свобода статуасының биіктігінен екі есе аса! Лопастарының бір қорытынды ретінде берілетін электр энергиясы кез келген қызметкер үйін бір күн үшін жұмыс істеуге жеткілікті.

Тік баспалдақтық ветер турбиналары

Жоғарыдағы осьтік ветер турбинасы дегеніміз – 'п shakhtalı ветер турбинасы'. Оның айрықтығы – айналушы осьті вертикальдік тірішке сәйкес келеді.

Өлшемді горизонтальды осьтегі турбиналық солтүстік осьтегі турбиналарға қарағанда көпшеуәлікке жетпейді. Ең үлкен солтүстік осьтегі ветер турбины Канада, Квебекте орналасқан 3.8МВ (110 метр биіктігі) «ÉOLE» турбинасы болды. Бірақ, уақытша қойылатын 880 тонының ағырлығын қамтидықтан кейін 1993 жылы ротордың қойылатыны сияқты емес болды. Одан бері ол иштей бірген жоқ, қазірде ол туриста үшін қызықты құрал болып табылады. Мühendislik мәселелері нәтижесінде бұндай ағырлықтарды бір қойылатында қамтиғанда, осы турбинаға қарағанда үлкен турбина құруға кімнәр шектеуге болмауы мүмкін емес.

Гибкілік үшін құрылды

Кішкентай болса да, солтүстік осьтегі ветер турбиналарының горизонтальды осьтегі турбиналарға қарағандағы маңызды үлгісі - олар қарайды. Олар әртүрлі бағыттағы ветер энергиясын әр вақтта қосады. Блақтардың дизайнына сәйкес, ветер қай бағыттан келсе де, олар әрқашан бір бағытта айналады.

Бұл, шағын жерлерде және қаладағы үй төбесіндегі ветер энергиясын жеңіп алуда тік баспалдақтық ветер турбинасына салыстырғанда жақсы жұмыс істейді, себебі турбуленттік ветер бар жерлерде барлық уақытта бағыты өзгереді.

Тік баспалдақтық ветер турбиналары теңдей күшті горизонталдық баспалдақтық турбинаға салыстырғанда артқа қалатын орын елеуі кемірек, және кеңістік шектеулі болатын орталықтарда маңызды ретте таңдалады.

VAWT-ның түрлері

Тік баспалдақтық ветер турбиналарының екі негізгі дизайны бар: Савониус және Дарриюс. Бұл дизайнерлер ветер энергиясын жеңіп алуда әртүрлі әдістермен жұмыс істейді.

Савониус VAWT

Савониус стиліндегі жуық осьтік ветер ғанағаттары (VAWT) ветер энергиясын механикалық айналу энергиясына айналдыру үшін тарту принципін пайдаланады. Олар сақина сияқты қызмет етеді, ветер ғанағатына кірген ветерді қосымша ретінде тапшырады, бұл тартуға себеп болып, оны айналдырады (төмендегі схемаға көз жеткізіңіз). Ветер қай бір бағыттан жетсе де, ол әрқашан сақинаның алдындағы және артындағы бөлігіне қол жеткізеді – бірақ сақина артының дөңгелек әрекеті кем дегене тартады, сондықтан ғанағат айналады. Бірақ, бұл Савониус жуық осьтік ветер ғанағатын ең жоғары дағдыда ветер энергиясының 15%-ын тек механикалық айналу энергиясына айналдыра алатынын білдіреді.

Даррию VAWT-тер

Дарриус пішімді қозғалыс баспалдақтары ертегі энергиясын механикалық айналу энергиясына айналдыру үшін жою принципін қолданады, ол Савониус стиліндегі пішімді қозғалыс баспалдақтарынан да көп нәтиже береді. Дарриус пішімді қозғалыс баспалдақтары ұшақтың таңбының сияқты қимылға ие болатын лезделерден тұрады. Ертегі лезде арқылы өткен соң, аэродинамикалық эффект жоюн құрайды, ол баспалдақты айналдыратын негізгі себеп (төмендегі схема байланысты).

Дарриус баспалдағының аэродинамикалық лезделері тік, қисық немесе спиральді формада болуы мүмкін (төмендегі схема бойынша).

Бұлар барлығы Дарриус баспалдақтары – ротор лезделері барлығы жою құрулатын аэродинамикалық таңбалар, бірақ әртүрлі конфигурацияларда.

Спиральді конфигурация ең қызықтысы, оның ішінде тік лезделі баспалдаққа салыстырылғанда әдетте аяқталған айналу ауданында уzuлға реттелген аэродинамикалық лезде ұзағыр болуы мүмкін, сондықтан ертегінің көбірек бөлігін қабылдайды және эффективдылықты арттырады.

Басқа Баспалдақ Дизайндері

Көпшілік бадам құралдары осы екі негізгі түрге (жанар және горизонтальды ось) тиісті, бірақ осы екі дизайнның нормалды конфигурациясынан тыс шығатын әртүрлі эксперименттік дизайнерлер болған.

Бадам Деректі

Париж қоры New World Wind компаниясына жасалған ‘Бадам Деректі’ Savonius жанар осьтік бадам құралынан құрылған, бірақ ол деректің ағашындағы бота сияқты көптеген кіші бадам құралдарын пайдаланады, сонымен қатар қала мекенжайлік декорациялық элемент ретінде қызмет етеді.

Vortex Bladeless

Vortex Bladeless испания компаниясы бадамдан кинетикалық энергияны шығару үшін толық түрде әртүрлі әдіс пайдаланады. Олардың «бадамы» әдетте бадамға сияқтаса, оның бұрыштары жоқ, өйткені ол айналбайды.

Vortex Bladeless жүйесі ұзын, баспанның түрлі мачасын пайдаланады, оның ішінде емістік энергиясы ветерден шығарылады, бұл вихор-әсеріндегі резонанс деп аталатын техника арқылы орын алады. Ветер баспанға өткен соң, оның артында турбуленттік пайда болады, бұл баспанға қосымша келтіру немесе 'тіршену' деген маңызды механикалық энергия, линейдық генераторды қозғалтады, сондықтан электр ток пайдаланылады.

Айналма баспалары жоқ, сондықтан бұл түрдегі ветер-генераторлар мигрант птахаларына немесе қабаттарға қатынас жасайды.

Автомобильмен Қозғалатын Турбины

Бірнеше компаниялар жолдар мен жылжымалардың орталық бөлігіне қойылатын кіші мағыналық вертикальдік осьтік ветер турбиналарын дамытуға бастады. Бұл турбиналардың айналуы 'табиғатты' ветер емес, жылдамдықпен өтетін автомобилдердің тұрақты токтасуы нәтижесінде пайда болатын турбуленттіктерге байланысты. Сондықтан, олар әдетте вертикальдік осьтік ветер турбиналары болып табылады, бірақ оларды қолданылатын жағдай жаңа.

Жолмен-өсімдік ветер турбины (CAWT)

Жолмен-өсімдік ветер турбины - әдеттегі ж Verticaлдық өсімдік турбинаның эксперименттік дизайны, ол жолмен және жолмен-өсімдік турбиналық бLADES-тың әрекет ететін жаңа кестелік конфигурацияда қолданады. Үш Verticaлдық BLADES және алты жолмен BLADES арқылы ол екі өтіндіктен (жолмен және Verticaлдық) ветер энергиясын қосуға мүмкіндік береді. ТtéБЛЕР оның әдеттегі Verticaлдық өсімдік турбинадан 2,5 рет құрылғыр екендігін табды.

Сулама құлағының жоғарғы шағы турбины

Бұл дизайн Darrieus Verticaлдық өсімдік ветер турбинының жаңа конфигурациясын ұсынады, ол горизонталды қойылған және сулама құлағының төпінде орналасқан. Құлағының шығатын ҳава потоқтарының жоғарғы шағысы, атмосферада қорытынды болмаған, турбинаны қозғалтуды үшін қолданылады.