Ветряные турбины с вертикальной и горизонтальной осью: типы и принцип работы

Un ветряная турбина Это устройство, предназначенное для преобразовывать кинетическую энергию ветра в электрическую энергию с помощью ротора и генератора. Эти ветряные турбины делятся на два основных типа: ветряные турбины с вертикальной осью y los ветряные турбины с горизонтальной осью. Оба имеют уникальные характеристики и применяются в различных ситуациях в зависимости от окружающей среды и требований к установке.

Типы ветряных турбин

Существует две основные категории ветряных турбин:

• Ветряная турбина с вертикальной осью (VAWT): ему удается улавливать ветер с любого направления и он имеет низкий уровень производства энергии, что делает его идеальным для мест с низкой интенсивностью ветра или городских территорий, где правила запрещают установку крупных конструкций.
• Ветряная турбина с горизонтальной осью (HAWT): наиболее часто используется на крупных ветряных электростанциях. Его эффективность выше, и его лучше использовать в районах, где ветер сильнее и постояннее.

Ветряная турбина с вертикальной осью

Ветряные турбины с вертикальной осью, известные как ВАВТ, - это те, у которых ось ротора вертикальна по отношению к земле. Одним из их главных преимуществ является то, что им не нужны механизмы ориентации для улавливания ветра, поскольку они могут работать независимо от направления ветра. Кроме того, электрогенератор можно расположить на земле, что упрощает обслуживание.

Эти ветряные турбины имеют более низкая энергоэффективность по сравнению с моделями с горизонтальной осью, но они по-прежнему эффективны в районах, где скорость ветра низкая или меняется. Кроме того, им требуется моторизованный запуск, поскольку в большинстве случаев они не могут запуститься самостоятельно.

Типы ветряных турбин с вертикальной осью

В рамках VAWT существует несколько подтипов:

1. Ветряная турбина Савониуса

El Савониус Это одна из самых простых и надежных моделей. Он характеризуется наличием двух смещенных по горизонтали полукругов, через которые проходит ветер, создавая вращательное движение. Хотя его эффективность низка, это хороший вариант там, где не требуются системы, требующие минимального обслуживания.

2. Ветряная турбина Giromill

Этот тип ветряной турбины имеет набор вертикальных лезвий соединены с двумя стержнями, составляющими вертикальную ось. Его энергоемкость варьируется от 10 до 20 кВт, что делает его более эффективным вариантом, чем Savonius, для небольших жилых или коммерческих установок.

3. Ветряная турбина Дарье

El Дарье Это более продвинутый тип, состоящий из две или три двояковыпуклые лопасти. Его конструкция позволяет ветряной турбине лучше использовать ветер в широком диапазоне скоростей. Однако его недостатком является необходимость использования ротора Савониуса или другой системы для его запуска.

Работа ветряной турбины с вертикальной осью

Работа ВАВТ Это относительно просто. Лопасти вращаются под действием силы ветра, движущегося в разных направлениях. Эти ветряные турбины всегда по ветру, что позволяет им продолжать работу даже при низкой скорости ветра.

Поскольку ветряные турбины с вертикальной осью более компактны, они производят меньше энергии по сравнению с их аналогами с горизонтальной осью. Однако они достаточно эффективны для таких приложений, как обогреть дом, держать свет включенным или даже подзарядить электромобиль.

Ветряные турбины с горизонтальной осью

Ветряные турбины с горизонтальной осью являются наиболее распространенными, особенно в крупных ветряные электростанции. Эти ветряные турбины имеют лучшие энергетические характеристики благодаря своей способности более эффективно генерировать электроэнергию при высоких скоростях ветра.

Компоненты этих ветряных турбин размещены в гондоле, расположенной на вершине башни. Ротор, состоящий из трех лопастей, улавливает ветер и создает вращательное движение, которое умножается с помощью редуктора для выработки электроэнергии. Это движение, создаваемое ветром, передается генератору, который создает энергию, которая передается в сеть.

Какая ветряная турбина более эффективна?

ветряные турбины с горизонтальной осью Обычно они более эффективны. Это потому, что они могут достичь более высокие скорости вращения и лучше использовать преимущества ветра на больших высотах, где скорость ветра более постоянна и сильнее. Кроме того, для увеличения скорости вращения им требуется меньше передач, что позволяет лучше использовать кинетическую энергию ветра.

Инновации в ветряных турбинах

В последние годы мы стали свидетелями великих инноваций в области ветровых технологий. Одним из наиболее многообещающих стал Вихревые безлопастные мельницы, разработанный испанской компанией. Этот тип ветряных турбин без движущихся частей призван снизить затраты на техническое обслуживание и устранить визуальное воздействие, которое большие традиционные ветряные турбины оказывают на ландшафт.

Еще один амбициозный проект – Дерево Ветра. В этой конструкции используются 72 лопастные турбины, расположенные на механическом дереве, которое генерирует энергию при очень слабом ветре. Этот тип конструкции идеально подходит для размещения в городах, обеспечивая возобновляемый и эстетически привлекательный источник энергии.

Историческое и современное использование ветряных турбин

В использовании энергии ветра нет ничего нового. Первые ветряные мельницы использовались для перекачки воды или измельчения зерна в сельской местности. Однако это было в 70-е годы, когда Дания взяла на себя реальную приверженность широкомасштабной ветроэнергетике, что позволило этой стране стать основным производителем ветровой техники.

Сегодня ветряные турбины, которые начинались как небольшие установки в сельской местности, уступили место гигантским ветряным электростанциям, которые производят сотни мегаватт чистой энергии для потребления по всему миру. Крупные компании, такие как Сименс y Vestas Они возглавляют производство этих технологий.

Будущее ветряных турбин предполагает серьезные разработки с точки зрения эффективности и стоимости. Ожидается, что с установкой плавучие турбины Морской ветер будет играть еще более важную роль в переходе к возобновляемым источникам энергии.

Благодаря развитию такого рода инноваций ветроэнергетика перестала быть экспериментальным решением и стала одним из основных источников возобновляемой энергии во всем мире.