(3
голос(-ів), середній бал: 9.33 з 10)
Вітрогенератори типу VAWT, тобто ротори з вертикальною віссю, були найбільш ранніми типами вітряків, відомими вже в давнину. В даний час ці типи турбін не мають промислового застосування. Існує безліч різновидів з багатообіцяючими характеристиками: низьке енергоспоживання, ефективне застосування на судах, яхтах, в будинках на одну сім’ю і т.д. Нижче наведено кілька рішень.
Ротор Савоніуса
У 1922 році фінський інженер Сігурд Я. Савоніус розробив конструкцію вітродвигуна з вертикальною віссю обертання. Це пристрій з дуже простою конструкцією. Ротор Savonius часто використовується як любителями, що будують вітряні електростанції в якості економічного способу енергоспоживання, так і компаніями, які професійно займаються виробництвом вітряних турбін. Нажаль, двигун Savonius характеризується низькою ефективністю перетворення енергії вітру в корисну енергію. Проте, двигун Savonius відрізняється надійністю, простотою конструкції і низькими виробничими витратами.
Під час багатьох досліджень в аеродинамічній трубі в Sandia Laboratories було встановлено, що для ротора Савоніуса можна значно підвищити ефективність при наявності таких умов, як:
– дві лопаті в роторі – збільшення числа роторів сприяє підвищенню ефективності турбіни;
– діаметр зазору повинен відповідати 0,1 – 0,15 см;
– щити, що обмежують лопаті зверху і знизу, повинні бути на 5 – 10% більші за діаметр лопатей, щоб вітер «не виходив» з ротора;
– щоб вирівняти роботу лопатей рекомендується розміщувати два таких ротора з поворотом навколо осі на 90 градусів.
Ротор Дар’є
У 1931 році Дар’є запатентував ротор, який тепер названо в честь його імені. Вітрогенератор цього типу має практично нульовий пусковий момент, тому необхідна попередня зарядка. Для прискорення ротора широко використовується електричний привід Darrieus, хоча використовуються нетрадиційні рішення, наприклад, два допоміжних ротора Savonius.
Вітрогенератор Дар’є – це пристрій, який використовує підйомну силу, створювану потоком рідини навколо профілю відповідної форми. Принцип генерації несучої сили, який в дійсності генерує крутний момент в двигуні Дар’є, а також в роторах H, показаний на малюнку.
Турбіни Darrieus знайшли своє найбільше застосування в США, де компанія FloWind встановила ряд таких турбін в Каліфорнії. Це були споруди висотою 17 і 19 м, введені в експлуатацію в наступному порядку:
– турбіна 142 кВт 17 м, при швидкості вітру 17 м / с
– турбіна потужністю 250 кВт 19 м зі швидкістю вітру 20 м / с.
Ротор Болотова
На даний момент світова громадськість стала приділяти особливу увагу малим вітровим установкам. До таких відноситься ротор Болотова. Конструкція вітрогенератора представлена електростанцією, в якій вал генератора розташований вертикально.
Відмінною особливістю такого вітряка є його універсальність в різних кліматичних умовах. Цей вітрогенератор вловлює потік повітря з усіх боків, що дозволяє не витрачати час на установку його в певному напрямку. Цей вітрогенератор має можливість форсувати потоки повітря, що надходять до нього. Така конфігурація дозволяє вітряку ефективно працювати при будь-якій швидкості вітру.
До числа переваг даного вітрогенератора можна віднести і особливості розташування функціональних компонентів системи. Накопичувачі енергії, генератор і електрична схема розміщені на поверхні землі, що значно полегшує технічне обслуговування.
Окреме місце в добірці ефективних вітрогенераторів займає інноваційна турбіна, в якій немає лопатей. Компанія з Іспанії Vortex Bladeless зуміла відкрити особливу вертикальну структуру, що стала основою для безлопатевої турбіни. Тут геометрія в тандемі з частотою коливань потоку повітря призводить повітряні маси в стан обертання навколо цієї структури.
Альтернативне обладнання має вигляд конусоподібного циліндра, розташованого вертикально. Пілотні установки мають висоту близько 6 метрів, але розробники говорять про те, що нові версії будуть ще вище. Суть роботи такої турбіни полягає в наявності магнітів і спеціальних котушок, які не тільки генерують енергію, але і розгойдують пристрій в ритмі потоку повітря. Це можливо завдяки правильному налаштуванню структури (мається на увазі частота). Безлопастева турбіна – це фактично резонансний вітряк.
