Shamol turbinalarining turlari HAWT, VAWT va boshqalar

Ko'pchilik turbinalar tuman atrofida shamol fermalarida (ham qirg'oqda, ham qirg'oqda) ko'rilgan standart 3 pichoq dizayni. Biroq, turli xil turbinalar / turbinalar mavjud va ular shamoldan kinetik energiyadan foydalanish usullari butunlay boshqacha.

Shamol turbinalarining ikkita asosiy turi - gorizontal o'q va vertikal o'q. Gorizontal eksa shamol turbinalari aylanish o'qi gorizontal yo'naltirilgan bo'lsin. Ular odatda 3 qanotli va shamolga qarab mo'ljallangan. Vertikal eksa shamol turbinalari aylanish o'qi vertikal ravishda hizalanadi va kinetik energiyani teskari yo'nalishda ishlatish uchun mo'ljallangan.

Gorizontal o'q va vertikal o'qli shamol turbinalaridan tashqari turbinaning o'rganishga arziydigan boshqa iteratsiyalari ham mavjud.

Shamol turbinasining eng keng tarqalgan turi "gorizontal eksa shamol turbinasi" dir. Aylanadigan o'q gorizontal holatda joylashganligi sababli u gorizontal o'q deb ataladi (pastdagi diagrammaga qarang)

Gorizontal eksa shamol turbinalari maksimal samaradorlik bilan ishlashi uchun to'g'ridan-to'g'ri shamolga ishora qilishi kerak va butun bosh shamolga qaragan holda mo'ljallangan. Shamol yo'nalishini o'zgartirganda, shamolga ishora qilish uchun bosh aylanishi kerak (yoki "yaw").

Landshaft o'qli shamol turbinalari quruqlikdagi shamol fermalari va quruqlikdagi shamol stansiyalari uchun asosan tekis va ochiq bo'lgan shamol stansiyalari uchun tanlanadi, chunki ular shamol turbulent bo'lmagan joylarda vertikal o'qli turbinalarga qaraganda samaraliroq ishlaydi.

Hajmi uchun qurilgan

Energiyaga e'tiborli uy egalari uchun ko'plab kichik o'lchamli gorizontal o'qli shamol turbinalari mavjud bo'lsa-da, ularning katta afzalliklaridan biri shundaki, ular ishlab chiqarish uchun yaxshi miqyosga ega va JUDA KATTA qurilishi mumkin. Bu shamol fermalari uchun ishlatilishining yana bir sababi. Beshta 10 MVt turbinaga qaraganda 2 megavatt (MVt) turbinani qurish va ishlatish ancha tejamkor.

Dunyodagi eng katta shamol turbinasi (2021 yil yozi holatiga ko'ra) Vestas V236 turbinasi bo'lib, nominal quvvati 15 megavatt (MVt) ni tashkil qiladi. Uning pichoq rotori diametri 236 m - Ozodlik haykali balandligidan ikki baravar ko'proq! Uning pichoqlarining bir marta aylanishi o'rtacha bir uy xo'jaligini bir kun davomida ishlatish uchun etarli elektr energiyasini ta'minlaydi.

Vertikal o'qli shamol turbinalari

Kamroq samarali va kamroq tarqalgan turbinalar "Vertikal eksa shamol turbinasi" dir. Aylanadigan o'q vertikal ravishda yuqoriga tekislanganligi sababli u vertikal o'q deb ataladi.

Gorizontal eksa turbinali shamol fermalarida ko'rib turganimizdek, katta miqyosda vertikal eksa turbinalarini qurish mumkin emas. Hozirgacha qurilgan eng katta vertikal o'qli shamol turbinasi Kanadaning Kvebek shahrida 110 m balandlikda, 3.8 MVt quvvatga ega "ÉOLE" turbinasi edi. Biroq, rotorli podshipnik 1993 yilda 880 tonna og'irligi ostida ishlamay qoldi. O'shandan beri u ishlamayapti va hozirda sayyohlar uchun qiziqish uyg'otmoqda. Bunday og'ir vaznlarni bitta podshipnikda to'g'ridan-to'g'ri qo'llab-quvvatlash bilan bog'liq muhandislik muammolari tufayli hech kim bundan kattaroq vertikal o'q turbinasini qurishga harakat qilishi dargumon.

Moslashuvchanlik uchun yaratilgan

Kichikroq bo'lsa-da, vertikal o'qli shamol turbinalarining gorizontal o'qdan asosiy afzalligi shundaki, ular egilishning hojati yo'q. Ular har doim shamol energiyasini har tomondan yig'adilar. Pichoqlar ishlab chiqilganligi sababli, shamol qayerdan kelmasin, ular doimo bir xil yo'nalishda aylanadi.

Bu vertikal o'qli shamol turbinalarini shahar tomlarida va turbulent shamol doimo yo'nalishini o'zgartiradigan binolarda shamol energiyasini olishda yaxshiroq qiladi.

Vertikal eksa shamol turbinalari Gorizontal eksa turbinasi ekvivalent quvvatga qaraganda kamroq joy egallaydi va ko'pincha bo'sh joy cheklangan hududlar uchun tanlanadi.

VAWT ning har xil turlari

Savonius va Darrieus deb ataladigan vertikal eksa shamol turbinalarining ikkita asosiy dizayni mavjud. Ushbu dizaynlar shamol energiyasini olish yo'lida juda farq qiladi.

Savonius VAWTs

Savonius uslubidagi vertikal eksa shamol turbinalari shamol energiyasini mexanik aylanish energiyasiga aylantirish uchun tortish printsipidan foydalanadi. Ular turbinaga kirayotgan shamolni ushlab turish, tortishish hosil qilish va shu tariqa uni aylantirishga majbur qilish uchun shakllangan kovak kabi ishlaydi (quyidagi diagrammaga qarang). Shamol qaysi yo'nalishda bo'lishidan qat'i nazar, u har doim shlyapaning old va orqa tomoniga tegadi - lekin qoshiqning yumaloq orqa tomoni kamroq tortishish hosil qiladi va shu bilan turbinaning aylanishiga imkon beradi. Biroq, bu Savonius vertikal o'qi shamol turbinasi shamol energiyasining atigi 15% ni mexanik aylanish energiyasiga aylantirishi mumkinligini anglatadi.

Darrieus VAWTs

Darrieus vertikal eksa shamol turbinalari shamol energiyasini mexanik aylanish energiyasiga aylantirish uchun lift printsipidan foydalanadi va Savonius uslubidagi vertikal o'q turbinalariga qaraganda samaraliroqdir. Darrieus vertikal o'qi shamol turbinalari samolyot qanotiga o'xshash kesmaga ega bo'lgan pichoqlardan foydalanadi. Shamol pichoq ustida o'tayotganda, aerofoil effekti ko'tarilish hosil qiladi va bu turbinani aylantiradi (quyidagi diagrammaga qarang).

Darrieus turbinasi qanotlari tekis, kavisli yoki spiral shaklida bo'lishi mumkin (quyidagi diagrammaga qarang).

Bularning barchasi Darrieus turbinalari - rotor pichoqlari hammasi bir xil ko'taruvchi aerofoillardir, lekin turli xil konfiguratsiyalarda.

Spiral konfiguratsiya, ehtimol, eng qiziqarlisi, chunki u tekis qanotli turbina bilan bir xil aylanish maydonida uzunroq aerofoil pichog'ini joylashtirishga imkon beradi va shu bilan ko'proq shamolni ushlaydi va samaradorlikni oshiradi. 

Boshqa turbinalar dizaynlari

Shamol turbinalarining aksariyati ushbu ikkita asosiy toifaga (vertikal o'q va gorizontal o'q) tegishli bo'lsa-da, ushbu ikkita dizaynning normal konfiguratsiyasidan uzoqlashadigan turli xil eksperimental dizaynlar mavjud.

Shamol daraxti

Parijda joylashgan "New World Wind" kompaniyasi tomonidan qurilgan "Shamol daraxti" Savonius vertikal o'qli shamol turbinasiga asoslangan, biroq u daraxt barglariga o'xshab o'rnatilgan ko'plab kichik turbinalardan foydalanib, shaharning bezaklarini yaratishi bilan ajralib turadi. .

Pichoqsiz Vortex

Vortex Bladeless - bu shamoldan kinetik energiya olish uchun mutlaqo boshqa usuldan foydalangan ispan kompaniyasi. Ularning "turbinasi" aylanmasligi sababli oddiy turbinaga umuman o'xshamaydi.

Vortex Bladeless tizimi uzun bo'yli, ustun shaklidagi ustundan foydalanadi, u shamoldan energiyani vorteks-induktsiyali rezonans deb ataladigan usul yordamida chiqaradi. Shamol ustundan o'tayotganda, uning orqasida turbulentlik paydo bo'ladi, bu esa ustunning tebranishiga yoki oldinga va orqaga "tebranishiga" olib keladi va bu mexanik energiya chiziqli alternatorni harakatga keltiradi va shu bilan elektr tokini hosil qiladi.

Ularning aylanuvchi pichoqlari yo'qligi sababli, shamol generatorining bunday uslubi ko'chib yuruvchi qushlar yoki yovvoyi tabiat uchun xavf tug'dirmaydi.

Avtomobil bilan ishlaydigan turbinalar

Bir qator kompaniyalar avtomagistrallar va avtomagistrallarning markaziy zaxirasiga joylashtirilishi mumkin bo'lgan kichik o'lchamli vertikal o'qli shamol turbinalarini ishlab chiqishni boshladilar. "Tabiiy" shamol ta'sirida emas, balki yuqori tezlikda o'tayotgan transport vositalarining doimiy oqimi natijasida paydo bo'lgan turbulentlik bu turbinalarni aylantiradi. Shunday qilib, ular hali ham an'anaviy vertikal o'qli shamol turbinalari bo'lsa-da, ular uchun qo'llaniladigan vaziyat yangi.

O'zaro eksa shamol turbinasi (CAWT)

O'zaro o'qli shamol turbinasi yangi o'zaro bog'langan konfiguratsiyada gorizontal va vertikal turbinaning qanotlarini ishlatadigan eksperimental vertikal eksa turbinasi dizaynidir. Uchta vertikal pichoq va oltita gorizontal pichoq bilan u gorizontal va vertikal yo'nalishdan keladigan shamol energiyasini ushlay oladi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, u bir xil shamol sharoitida an'anaviy vertikal eksa turbinasiga qaraganda 2.5 baravar samaraliroq.

Sovutish minorasining yuqoriga tortish turbinasi

Ushbu dizayn gorizontal yo'naltirilgan va sovutish minoralarining tepasida joylashgan Darrieus vertikal o'qi shamol turbinasining yangi konfiguratsiyasini taklif qiladi. Minoradan chiqindi havo oqimining yuqoriga ko'tarilishi atmosferaga sarflanmasdan, turbinani haydash uchun ishlatiladi.