Turbiny wiatrowe

Klasyfikacja elektrowni wiatrowych ze względu na ułożenie osi obrotu rotora elektrowni wygląda następująco:

  • elektrownie z poziomą osią obrotu (Horizontal Axis Wind Turbine- HAWT);
  • elektrownie z pionową osią obrotu (Vertic Axis Wind Turbine- kck-z-wykorzystaniem-energii-z-oze">VAWT).


Elektrownie z poziomą osią obrotu

W energetyce wiatrowej obecnie najczęściej stosuje się konstrukcje typu HAWT. Uznawane są one za klasyczne. Są to układy turbin posiadające śmigła, których ilość zależna jest od projektanta. W zależności od konstrukcji wirnika można wyróżnić:

  • elektrownie z wirnikami trójpłatowymi;
  • elektrownie z wirnikami dwupłatowymi;
  • elektrownie z wirnikami jednopłatowymi;
  • elektrownie z dyfuzorem;
  • elektrownie wykorzystujące efekt Magnusa.


Elektrownie z wirnikami trójpłatowymi

http://t0.gstatic.com


To najbardziej rozpowszechnione konstrukcje elektrowni wiatrowych na świecie. Użycie trzech łopatek, rozłożonych równomiernie co 120º, zapewnia stały moment bezwładności wirnika. Ze względu na stosunkowo niską prędkość, przy dość dobrym współczynniku wykorzystania energii wiatru, elektrownie te nie emitują zbyt dużego hałasu (w odległości około 500m od nich poziom hałasu jest zgodny z normami).




Elektrownie z wirnikami dwułopatowymi

http://www.nndom.pl


Wyposażona jest w rotor o dwóch, położonych po przeciwnych stronach łopatach. Takie rozwiązanie obniża koszty konstrukcji i zmniejsza masę wirnika, w porównaniu z najbardziej rozpowszechnionymi elektrowniami z trzema łopatami. Z drugiej jednak strony, dla uzyskania tej samej mocy wyjściowej co elektrownia trójłopatowa, prędkość obrotowa wirnika musi być większa, co powoduje emisję większego hałasu.




Elektrownie z wirnikami jednołopatowymi

kck-z-wykorzystaniem-energii-z-oze">turbina_jednolopatowa.jpg" title="Elektrownie z wirnikami jednopłatowymi:" alt="http://www.argoxee.com.pl" style="width: 250px; height: 200px; float: right;">



Wybór rozwiązania jednołopatowego, powoduje zmniejszenie masy wirnika. Na drugi końcu rotora, po stronie przeciwnej do łopaty umieszczona jest przeciwwaga. Dla uzyskania porównywalnej z elektrowniami trójłopatowymi sprawności, rotory elektrowni tego typu, obracają się z dwa razy większą prędkością. Powoduje to bardzo wysoki poziom hałasu.



Elektrownie wykorzystujące efekt Magnusa


data:image/jpg;


Efekt Magnusa polega na powstawaniu siły bocznej, prostopadłej do kierunku ruchu płynów, działającej na obracający się walec lub inną bryłę obrotową, poruszającą się względem tego płynu. Elektrownia taka jest wyposażona w wirnik z trzema obracającymi się walcami, napędzanymi silnikami elektrycznymi, w miejsce łopat. Wirniki tego typu mają większą sprawność (wyższy współczynnik wykorzystania energii wiatru). Prędkość obrotowa takiego wirnika jest około 3 razy mniejsza od prędkości obrotowej wirnika z łopatami, co zmniejsza emitowany hałas.


Elektrownie z dyfuzorem


http://obrazki.elektroda.net/87_1215962712.jpg
Dyfuzor to pierścieniowy, przewężony „kołnierz” wokół rotora. Elektrownie wiatrowe wyposażone w dyfuzor wykorzystują prawo Bernouliego. Zgodnie z którym prędkość powietrza w rurze o mniejszym przekroju jest większa. Tak więc rotor, umieszczony w przewężeniu kołnierza, będzie się obracał szybciej z uwagi na szybszą prędkość strugi powietrza, niż poza dyfuzorem. Badania wykazały, że współczynnik wykorzystania energii wiatru jest w tego typu elektrowniach o wiele większy, niż w elektrowniach konwencjonalnych. Elektrownie tego typu nie są jednak zbyt rozpowszechnione, z uwagi na koszty materiałowe oraz stosunkowe niskie położenie rotora nad ziemią, gdzie wiatry są słabsze, a ruch powietrza bardziej zaburzony.



Elektrownie z pionową osią obrotu


Układy typu kck-z-wykorzystaniem-energii-z-oze">VAWT są bardzo rzadko spotykane. Stanowią tylko niewielki procent współczesnych instalacji, a na skalę przemysłową były wytwarzane z wirnikiem Darrieus’a.



kck-z-wykorzystaniem-energii-z-oze">Turbina Darrieusa


kck-z-wykorzystaniem-energii-z-oze">turbina_Darrieusa.jpg" title="kck-z-wykorzystaniem-energii-z-oze">Turbina Darrieusa:" alt="http://www.argoxee.com.pl/foto/kck-z-wykorzystaniem-energii-z-oze">turbina_Darrieusa.jpg" style="width: 250px; height: 200px;">

Wirniki takie mają zazwyczaj dwie lub trzy łopaty wygięte w kształt litery C. Ich zaletami w porównaniu do elektrowni typu HAWT są:

  • brak wieży;
  • brak mechanizmu odchylania wirnika;
  • generator i skrzynie biegów można umieścić na ziemi;
  • cicha praca elektrowni.


Wadami natomiast są:

  • wymiana głównego łożyska, narażonego na duże obciążenie wymaga demontażu całej elektrowni;
  • wiatr tuż nad ziemią jest zaburzony i słabszy, przez co obniża się efektywność energetyczną elektrowni i jakość energii;
  • wymagają wstępnego rozpędzenia z powodu zerowego momentu startowego, w tym celu stosuje się rozruchowe silniki elektryczne lub pomocnicze wirniki Savoniusa.



Elektrownie z wirnikiem Savoniusa


kck-z-wykorzystaniem-energii-z-oze">turbina_Savoniusa.jpg" title="Wirnik Savoniusa:" alt="http://www.argoxee.com.pl/foto/kck-z-wykorzystaniem-energii-z-oze">turbina_Savoniusa.jpg" style="width: 250px; height: 200px; float: right;">


W elektrowniach wyposażonych w wirnik Savoniusa, wykorzystano zjawisko powstawania siły pod wpływem naporu strugi powietrza, na powierzchnię płata wirnika. Różnica w pchaniu przez wiatr strony wypukłej i wklęsłej wirnika, powoduje ruch obrotowy. Turbiny Savoniusa obracają się stosunkowo wolno. Tego typu rozwiązania są spotykane jedynie w małych elektrowniach; do zastosowań przydomowych, w lampach oświetlenia ulicznego zasilanych elektrownią hybrydową, złożoną z elektrowni wirnikiem Savoniusa i baterią słoneczną (Japonia).




Źródło:

  1. Ostrowski J., Analiza dostępnych na rynku modeli turbin wiatrowych.
Kategoria: Technologia  | Artykuł ostatnio edytowany: 29.09.2011 06:17 przez admin
<< Poprzedni Lipiec 2018 Następny >>
PoWtŚrCzPtSoNd
      
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31