Jak funguje vertikální větrný generátor?

Větrné generátory na bázi horizontálních axiálních turbín nejsou jediným možným řešením pro kvalitní přeměnu větrné energie na elektřinu. Existují i jiné konstrukce, které někdy vykazují větší účinnost než axiální turbíny. Příkladem takové alternativní konstrukce je větrný generátor s vertikálním rotorem Darrieus.

Toto neobvyklé řešení navrhl již v roce 1931 francouzský letecký konstruktér Georges Darrieus, který si dal za úkol vytvořit větrný generátor, který by fungoval v jakémkoli směru větru, aniž by vyžadoval přísnou orientaci.

Bylo navrženo umístit rotor generátoru spolu s úzkými lopatkami svisle, takže při slabém i silném větru by značná část proudění vzduchu nenarážela na výrazný aerodynamický odpor, ale přímo tlačila na pracovní plochy lopatek, vedoucí k jejich rotaci.

Z tohoto hlediska je i Savonius rotor, navržený v roce 1922 finským inženýrem Sigurdem Savoniem, horší, protože má omezení účinnosti při vysokých rychlostech větru. Rotor Darrieus zase tyto nedostatky postrádá, ačkoliv nemá tak podrobný matematický popis svého fungování jako jeho předchůdce.

Je pozoruhodné, že rotor Darrieus ve své nejlepší konstrukci má tři aerodynamická křídla, která jsou namontována na radiálně umístěných horizontálních nosnících v určité vzdálenosti od centrální osy rotoru.

Z tohoto důvodu je charakter proudění vzduchu kolem křídel rotoru Darrieus složitý, ale vysoká rychlost generátoru tuto zdánlivou nevýhodu zcela eliminuje. Zatímco například turbíny s horizontální osou, a dokonce i stejný rotor Savonius ztrácejí účinnost při silném větru, rotor Darrieus se za podobných podmínek otáčí přibližně 3,5krát rychleji a nezpůsobuje problémy s vyvážením.

Vertikálně umístěný otočný hřídel nemá prakticky žádný negativní vliv na provoz větrného generátoru s rotorem Darrieus, ale naopak přispívá k účinnosti, protože je poměrně tenký. Za takových podmínek je hluk produkovaný zařízením mnohem nižší než u větrných generátorů s horizontální osou, které spíše připomínají velké ventilátory s vrtulí.

Proud vzduchu zde proudí rovnoměrně kolem lopatek a celého generátoru libovolným směrem, což mimochodem zajišťuje kolosální rychlost tak unikátního rotoru. Větrné generátory s rotorem Darrieus jsou přitom snadno vyrobitelné, není potřeba ani profil vrtule.

Nicméně, spravedlivě, stojí za zmínku některé nevýhody takových struktur. V důsledku Magnusova efektu je stožár generátoru s rotorem Darrieus vystaven značnému zatížení, takže návrh musí být proveden velmi přesně a odpovídající matematický model stále neexistuje. A doba návratnosti všech větrných generátorů je dlouhá. Z tohoto důvodu výrobci větrných generátorů s horizontální osou nespěchají s vyřazením technologie, která funguje léta.

Andrey Povny, redaktor Electric Info

Dieselový generátor – zařízení a princip činnosti
Charakteristika solárních panelů
Co je MPPT regulátor pro nabíjení solárních panelů

Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Elektrická energie v každodenním životě i v práci » Autonomní napájení

Přihlaste se k odběru našeho kanálu na Telegram: World of Electricity

Zde můžete zanechat komentář, položit otázku a jen chatovat:
Chat na elektrická témata

Přečtěte si více

Co je to za plemeno kachny Mulard?

Sdílejte tento článek se svými přáteli:

Některé země, které vážně uvažují o dalších zdrojích elektřiny, využívají u elektráren větrné generátory s horizontální osou rotace. Nedávné výzkumy v oblasti technologií však naznačují, že v budoucnu se hlavním zdrojem energie z větru stanou větrné turbíny s vertikální osou rotace. Všechny dnes známé generátory lze rozdělit do dvou typů. Typ generátoru závisí na typu osy, která pohání mechanismus. Osa může být horizontálního nebo vertikálního typu.

Větrné generátory s vertikální osou – výhody a nevýhody:

Vědci, kteří pozorovali větrný generátor s vertikální osou, dokázali zjistit, že v následujících oblastech je tento typ generátoru mnohem lepší než jeho horizontální protějšek:

Není potřeba drahé přídavné zařízení, které detekuje směr větru a nasměruje generátor k proudu vzduchu;

Výše uvedené výhody jsou docela pádným důvodem pro pokračování výzkumu v této oblasti. Vertikální větrné elektrárny však mají spolu s výhodami řadu významných nevýhod:

Instalace větrného generátoru:

Jedinou nezbytnou podmínkou pro provoz větrného generátoru je přítomnost konstantního větru dostatečné síly. Proto před instalací vertikálního větrného mlýna stojí za to najít místo, kde může vítr foukat, aniž by se setkal s překážkami. Ideální místo pro instalaci větrné turbíny bude obvykle na vrcholu útesu nebo vysokého kopce nebo na střeše domu, pokud to splňuje technické požadavky. Zvláštní pozornost by měla být věnována upevnění celé konstrukce zařízení na výrobu větru, protože konstantní vibrace a tlak větru ji mohou snadno zhroutit.

Místo, kde bude instalace větrné turbíny nejúčinnější, můžete určit pomocí internetu. Stačí zadat do vyhledávače dotaz na pohyb větru v oblasti, kde žijete. Mimochodem, pomocí takových informací je možné určit, zda bude ekonomicky výhodné instalovat vertikální větrný generátor a jak brzy vrátí prostředky investované do něj.

Pracovní princip:

Větrné generátory vytvářejí během rotace turbín tři působící síly najednou: impulsní, vztlakovou a brzdnou sílu, která je působí proti nim. Impulzní a zdvihací síla způsobí roztočení lopatek generátoru. V důsledku toho rotor generátoru vytváří magnetické pole na statoru. Díky magnetickému poli vzniká elektřina.

Stojí náklady za to?

Před nákupem vertikálního větrného generátoru musíte zvážit klady a zápory. Pokud například proudění vzduchu obchází vaši oblast, pak se efektivita používání výkonného zařízení pravděpodobně nevyplatí. Pro takový terén může být vhodné použít generátor s nízkým výkonem.

Někdy jsou místa, kde se směr proudění vzduchu může měnit i vícekrát za den, v takovém případě je samozřejmě na místě zamyslet se nad tím, zda je vhodné použít větrné turbíny, pokud ano, pak je v tomto případě jediná možná možnost; použít větrný generátor s rotací svislou osou.

Přečtěte si více

Jak najít vodovodní potrubí pod zemí

Cena za generátory se liší v závislosti na kapacitě elektrárny. Stanici o výkonu 2 kW lze tedy pořídit za 6200 10 dolarů a pokud výkon dosáhne 40000 kW, pak cena za takový vertikální větrný generátor může dosáhnout 0,6 3000 dolarů. Chcete-li získat elektřinu schopnou dobíjet baterie v autě nebo mobilním telefonu, můžete si koupit stanici o výkonu XNUMX kW, její cena nepřesáhne XNUMX XNUMX $.
Generátory se mohou výrazně lišit v ceně v závislosti na výrobci a jejich typu. Cena větrné turbíny od tuzemského výrobce je většinou o třetinu levnější než dovážená a kvalita stanice je téměř stejná.

Pořízení větrné elektrárny je možné za předpokladu, že je možné investovat velké množství peněz do dlouhodobé investice a jsou příznivé povětrnostní podmínky.