Вертикальные ветрогенераторы: Вертикальные ветрогенераторы

Содержание

Вертикальные ветрогенераторы

Компания «ГРЕСА-ГРУПП» представляет Вам ветрогенераторы с вертикальной осью, ветрогенераторы, которые отличаются своим необычным дизайном, сверхбесшумно работой и высокой аэродинамической эффективностью. Основными преимуществами вертикальных ветрогенераторов является простота монтажа и доступность во время эксплуатации. Они не зависят от направления ветра и их можно устанавливать прямо на уровне земли, что значительно сокращает расходы.

- Номинальная мощность – 10 кВт
- Начальная скорость – 4,5 м/с
- Предельная скорость – 25 м/с
- Высота мачты – 12 м. или 18 м
- Уровень шума – 40 Дб
- Выработка (5,5 м/с) – 17 000 кВт
- Вес турбины – 1900 кг
- Вес мачты – 1600 / 2350 кг.
- Номинальная мощность – 20 кВт
- Начальная скорость – 4 м/с
- Предельная скорость – 20 м/с
- Высота мачты – 24 м
- Уровень шума – 40 Дб
- Выработка (5,5 м/с) – 54 000 кВт
- Вес турбины – 3 500 кг
- Вес мачты – 4 200 кг
- Номинальная мощность – 30 кВт
- Начальная скорость – 4 м/с
- Предельная скорость – 20 м/с
- Высота мачты – 24 м
- Уровень шума – 40 Дб
- Выработка (5,5 м/с) – 54 000 кВт
- Вес турбины – 3 500 кг
- Вес мачты – 4 200 кг

- Старт – около 3-х м/с постоянного потока.
- Максимальная скорость ветра – свыше 25 м/с.
- Максимальное количество оборотов – 6 об/с.
- Выходное напряжение – до 50 В.
- Максимальный ток нагрузки – до 30 А.
- Максимальная мощность – 1,5 кВт.
- Старт – около 3-х м/с постоянного потока.
- Максимальная скорость ветра – свыше 25 м/с.
- Максимальное количество оборотов – 6 об/с.
- Выходное напряжение – до 50 В.
- Максимальный ток нагрузки – до 40 А.
- Максимальная мощность – 2 кВт.

Какие это вертикальные ветрогенераторы с ротором Дарье

Ветрогенератор — устройство для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с последующим её преобразованием в электрическую энергию.

Ветрогенераторы на базе горизонтально-осевых турбин — не единственное возможное решение для качественного преобразования энергии ветра в электричество. Есть и другие конструкции, иногда показывающие большую эффективность чем осевые турбины. Пример такой альтернативной конструкции — ветрогенератор с вертикальным ротором Дарье.

Это необычное решение было предложено еще в 1931 году французским авиаконструктором Жоржем Дарье, который поставил перед собой задачу создать такой ветрогенератор, который бы работал при любом направлении ветра, при том не требуя строгой ориентации.

Ротор генератора вместе с узкими лопастями было предложено расположить вертикально, чтобы как при слабом, так и при сильном ветре — значительная часть воздушного потока не встречала существенного аэродинамического сопротивления, а непосредственно давила бы на рабочие поверхности лопастей, приводя к их вращению.

С этой точки зрения даже ротор Савониуса, предложенный в 1922 году финским инженером Сигурдом Савониусом, уступает, так как имеет ограничение эффективности при большой скорости ветра. Ротор Дарье, в свою очередь, лишен этих недостатков, хотя и не имеет столь детального математического описания своей работы как его предшественник.

Примечательно, что ротор Дарье в лучшем его исполнении имеет три аэродинамических крыла, которые закреплены на радиально расположенных горизонтальных балках на некотором расстоянии от центральной оси ротора.

По этой причине характер обтекания крыльев ротора Дарье воздухом сложен, но быстроходность генератора полностью нивелирует этот кажущийся недостаток. Тогда как, например, горизонтально-осевые турбины, да и тот же ротор Савониуса, теряют эффективность при сильном ветре, ротор Дарье в аналогичных условиях вращается примерно в 3,5 раза быстрее и не вызывает проблем балансировки.

Вертикально расположенный вращающийся вал практически не влияет отрицательно на работу ветрогенератора с ротором Дарье, а наоборот способствует эффективности, поскольку является довольно тонким. В таких условиях производимый устройством шум гораздо ниже чем у горизонтально-осевых ветрогенераторов, больше напоминающих большие вентиляторы с пропеллерами.

Здесь же поток воздуха обтекает лопасти и весь генератор в любом направлении равномерно, что, кстати, и обеспечивает колоссальную быстроходность столь уникального ротора. При этом ветрогенераторы с ротором Дарье просты в изготовлении, здесь даже нет необходимости в пропеллерном профиле.

Однако, справедливости ради стоит отметить и некоторые недостатки таких конструкций. Из-за эффекта Магнуса мачта генератора с ротором Дарье испытывает значительные нагрузки, поэтому конструирование необходимо проводить очень точно, а адекватной математической модели по сей день не существует. Да и окупаемость любых ветрогенераторов по времени продолжительна. По этой причине производители горизонтально-осевых ветрогенераторов не спешат отбрасывать работающую годами технологию.

Ранее ЭлектроВести писали, что украинский стартап Sirocco Energy является разработчиком нового линейного ветрогенератора. Он эффективно генерирует энергию в городе или же загородной среде. В этой статье ЭлектроВести подробнее расскажут вам о разработке Sirocco Energy.

По материалам: electrik.info.

Вертикальный ветрогенератор: типы, описания, фотографии.

Среди вертикальных ветрогенераторов можно выделить следующие группы роторов: ортогональный, Савониуса, Дарье, Геликойдный, многолопастной с направляющим аппаратом.

Основным достоинством вертикальных ветрогенераторов является отсутствие необходимости ориентировать их на ветер. Одним из недостатков, ограничивающих диапазон их применения и их единичную мощность, является их более низкая эффективность работы, по сравнению с горизонтально-осевыми ветрогенераторами, при одинаковых ометаемых площадях и более высокая материалоемкость, при одинаковой мощности.

Ортогональные ветрогенераторы
Ортогональные вертикальные ветрогенераторы имеют вертикальную ось вращения и несколько параллельных ей лопастей, удаленных от нее на определенное расстояние. Достоинствами ортогональных ветрогенераторов являются: отсутствие необходимости использовать в их конструкции направляющие механизмы, так как работа этих установок не зависит от направления ветра; за счет вертикально расположенного главного вала, приводное оборудование может быть расположено на уровне земли, что значительно упрощает его эксплуатацию. Недостатками этих установок являются: более низкие сроки службы опорных узлов, за счет более высоких динамических нагрузок на них со стороны ротора ВЭУ, т. к. при вращении ротора, подъемная сила от каждой лопасти меняет свое направление на 360°, что создает дополнительные динамические нагрузки; лопастная система ортогональных установок является более массивной по сравнению с эквивалентными по мощности горизонтально-осевыми установками; эффективность работы лопастной системы ортогональных установок является более низкой по сравнению с горизонтально-осевыми, т.к. в процессе одного оборота ротора, углы атаки потока ветра на лопасть меняются в широких диапазонах, в то время, как в горизонтальных ветрогенераторах их можно выставлять близкими к оптимальным.

Ветрогенераторы с ротором Савониуса
В качестве лопастей в роторе Савониуса используются два или несколько полуцилиндров. Для ротора Савониуса характерны высокие пусковые крутящие моменты, работа при относительно низких скоростях и относительно высокая технологичность его производства. Недостатками ротора Савониуса являются: более низкая эффективность работы лопастной системы, по сравнению с горизонтально-осевыми ВЭУ; относительно высокая материалоемкость. В настоящее время ветрогенераторы с ротором Савониуса выпускаются в диапазоне мощностей до 5 кВт. Ротор Савониуса, так же, часто комбинируют с ротором Дарье, для обеспечения более высоких пусковых моментов ротора Дарье.

Ветрогенераторы с ротором Дарье
Ветрогенераторы с ротором Дарье имеют вертикальную ось вращения и две или три лопасти, представляющие собой плоскую полосу, не имеющую характерного аэродинамического профиля. Достоинствами ротора Дарье являются: отсутствие системы ориентации на ветер; технологическая простота изготовления лопастей; возможность размещения приводного оборудования на уровне земли, что значительно упрощает его техническое обслуживание. Недостатками ротора Дарье являются: относительно низкая эффективность работы лопастной системы, по сравнению с горизонтально-осевыми ВЭУ; более низкие сроки службы опорных узлов, за счет более высоких динамических нагрузок на них со стороны ротора, т.к. при его вращении, подъемная сила от каждой лопасти меняет свое направление на 360°, что создает дополнительные динамические нагрузки; двухлопастные ветрогенераторы с ротором Дарье, при равномерном набегающем потоке не могут запускаться самостоятельно. Купить Левитру.

Ветрогенераторы с геликоидным ротором
Геликоидный ротор или Ротор Горлова (второе его название) является модификацией ортогонального ротора. За счет закрутки лопастей, вращение ротора является более равномерным, что значительно снижает динамические нагрузки на опорные узлы и, тем самым, увеличивает их срок службы, по сравнению с опорными узлами ортогональных роторов, однако, технология производства закрученных лопастей значительно усложняется, что сказывается на увеличении их стоимости.

Ветрогенераторы с многолопастным ротором с направляющим аппаратом
Ветрогенераторы многолопастные с направляющим аппаратом являются модификацией ортогонального ротора. Они имеют два ряда лопастей, первый ряд является неподвижным, он представляет собой направляющий аппарат, назначением которого является захват ветрового потока, его сжатие с увеличением скорости, и подача потока ветра под оптимальным углом атаки на второй ряд лопастей, представляющих собой вращающийся ротор. Достоинством этого типа ротора является его более высокая эффективность работы по сравнению с другими вертикальными ветрогенераторами; работа при низких скоростях ветра. Недостатком этого ротора является его более высокая стоимость за счет использования большого количества профилированных лопастей.

(с)Компания «Активити»

В Шахтах разработали уникальный вертикальный ветрогенератор

Магистрант Шахтинского филиала ДГТУ Владислав Шарабур предложил оригинальную конструкцию ветрогенератора с вертикальной осью вращения для выработки электрического тока. Уникальная разработка обладает улучшенными шумовыми характеристиками, высокой ремонтопригодностью и низкой стоимостью эксплуатации и может заменить существующие зарубежные и отечественные аналоги.

Особенность конструкции заключается в специальном размещении ограничителей поворота каждой лопасти ветрогенератора, ударяясь о которые воздушный поток создает давление и вращает ротор, вырабатывающий электрический ток.

– При движении лопастей в обратном направлении крылья ветрогенератора стремятся повернуться перпендикулярно направлению ветра, препятствуя воздушному потоку, – пояснил автор разработки, магистрант кафедры «Строительство и техносферная безопасность» ИСОиП (филиала) ДГТУ в г. Шахты Владислав Шарабур. – Мы разместили ограничители поворота каждой лопасти таким образом, чтобы они не мешали прохождению воздуха. Для исключения нежелательных колебаний при работе ветрогенератора поворотные лопасти связаны между собой шарнирными тягами.

Инновационная конструкция обладает увеличенным ресурсом работы при малых скоростях вращения элементов ветрогенератора. Такое оборудование имеет небольшие размеры ветряного колеса: высота – 1 м, диаметр – 0,6 м. Его мощность составляет до 200 Вт при скорости ветра более 1,2 м/с.

– Зарубежные и отечественные аналоги с такой же мощностью имеют размеры ветроколеса на 25-30% больше, а, как известно, чем длиннее лопасти, тем сильнее нагрузка и меньше срок службы ветрогенератора, – рассказал Владислав.

Область применения ветрогенераторов довольно обширна – оборудование необходимо в местах, где подключение к существующим электрическим сетям или доставка дизельного топлива обходится дорого. Как отмечает разработчик, свою инновацию он планирует использовать в сельском хозяйстве. Например, уникальное оборудование будет полезно при управлении заслонками в водоканалах (энергию ветрогенератора можно будет использовать для поднятия и опускания заслонок).

– Традиционные источники энергии экологически небезопасны, при этом они непрерывно потребляют различные виды топлива, запасы которого не безграничны. Ветрогенераторы могут способствовать решению проблем экологии и дефицита электроэнергии в мире, – отметил инноватор.

Владислав Шарабур ведет разработки под руководством доцента кафедры «Технические системы ЖКХ и сферы услуг» ИСОиП (филиала) ДГТУ в г. Шахты Михаила Лемешко совместно с магистрантом Павлом Чаплиным.

Разработчики изготовили и провели испытания моделей ветрогенераторов с вертикальным валом вращения и подали заявку на выдачу патента. В будущем команда ДГТУ планирует вывести свою инновационную продукцию на рынок.

Вертикальный ветрогенератор

Почему вертикальный ветрогенератор именуют вертикальным?

Тот ветряк, который мыслят себе чаще всего и в первую очередь – это ветрогенератор в виде пропеллера. Многие даже не подозревают, что существуют какие-то другие. На самом же деле ветрогенераторы бывают и другого вида. Одни напоминают вращающуюся колонну, другие — цепочную карусель как в парке аттракционов. Только на месте цепочек располагаются вертикально расположенные лопасти. Такие ветрогенераторы называют вертикальными. Почему вертикальными? – Потому, что ось вращающегося генератора смотрит вверх, то есть, расположена вертикально.

В чём состоял замысел вертикального ветрогенератора

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения имеют конструкцию более сложную. Ведь вертикально установленные лопасти нужно удерживать в этом положении, причём надёжно удерживать на расстоянии от оси вращения. Зачем же тогда разрабатывали и внедряли такой агрегат?

Основными идеями, согласно которым создавался ветрогенератор ветрикально осевой, были следующие. Первая в том, что поскольку лопастям вертикалки всё равно с какой стороны на них дует ветер, всю конструкцию не нужно разворачивать к ветру как это делает флюгер. За счёт этого ветряку не нужно подстраиваться под меняющееся направление ветра в ходе которого теряется часть энергии.

Вторая, — тихоходность, а, следовательно, малошумность установки. Поскольку большие обороты здесь недопустимы, шум от вращающихся частей заметно ниже. А значит такой ветряк безо всяких опасений может быть установлен в городе и местах жилой застройки.

Третья идея, — большая устойчивость вертикального ветрогенератора к буревым ветрам. Этому способствует и эффект волчка, затрудняющий отклонение ротора от оси вращения. И то, что лопасти постоянно уходят от ветра. А в заторможенном состоянии плоскость лобового столкновения лопастей с ветром ниже, чем у горизонталки.

Технические особенности роторных ветрогенераторов последних моделей

Прежде всего, отметим, что наибольшее распространение получили и серийно выпускаются роторные ортогональные ветрогенераторы. Его вид представлен на фото.

В новейших моделях установок получили реализацию следующие новшества. В первую очередь, — это трёхярусный ротор. Лопасти такого ротора стали более лёгкими, крепление их более надёжно и распределены они более равномерно по радиусу.

Другим новшеством является каркасное оформление ветряка. Здесь низ и верх ротора имеют опоры. Соответственно его вращение более ровно и сам он надёжнее. Каркас позволяет устанавливать вертикальные ветрогенератор даже без мачты просто на плоскую поверхность или даже землю. А, будучи закреплённым, на подставке он особенно хорош для монтажа на плоской крыше. Также на подставке могут быть закреплены солнечные батареи.

Чтобы точнее выбрать и купить ветрогенератор посетите наш каталог.

Производство:Тихоходный генераторы, ветрогенераторы, Минкро и Мини ГЭС, волновые электростанции

Снижаем цены на солнечные батареи. Выгодные скидки, гарантированное качество.

Началом отсчета работы нашей фирмы можно считать 2005 год. Именно в этот период возникла необходимость электрификации труднодоступных мест нашей страны, используя при этом установки для выработки энергии из альтернативных источников отечественного образца. Наше предприятие взялось за разработку доступных и надежных установок, способных обеспечить должный уровень обеспечения электроэнергией различных организаций, производств и частных домов.

Около 10 лет назад наши конструкторы предложили вниманию покупателей лопастные установки мощностью до 500 вт. Новые разработки устройств, постоянный поиск новых материалов, испытания узлов и механизмов предлагаемых установок позволили добиться абсолютной надежности предлагаемых конструкций. Сегодня вниманию потенциальных клиентов предлагаются различные модели серийных электростанций с вертикальным расположением ротора, мощность которых лежит в пределах от 0,3 кВт до 3кВт.

Надежность, качество, эффективность

Все ветроустановки прошли предварительные испытания, их надежность и производительность подтверждена необходимыми сертификатами. Наши устройства эффективны даже для тех территорий, на которых скорость ветра не превышает 3 м/с.

Мы постоянно работаем с ветроустановками, используя все современные достижения и новые конструкционные материалы, такие, как

высокоуглеродистые металлические сплавы
композитные материалы
стеклопластик
АМГ.

Благодаря этому наши устройства обладают сравнительно небольшим весом. В производстве мы применяем только отечественные комплектующие, что значительно снижает себестоимость конструкций. Таким образом, используя новейшие технологии, разработчики добились высокой эффективности ветроустановок, снижая себестоимость производимой электроэнергии.

Гарантия и сервисное обслуживание

Абсолютная уверенность в надежности наших ветроустановок позволила нашей компании в 2009 году открыть собственный монтажно-сервисный отдел, в обязанности которого входит монтаж и гарантийное и послегарантийное обслуживание конструкций.

За все время существования нашей компании, работу конструкций достойно оценили тысячи частных лиц и компаний. Мы уверенно называем себя профессионалами, которым по плечу самые неординарные задачи, ведь решая их, мы подтверждаем свою квалификацию и способность достигать новых высот.

Вертикальные ветрогенераторы Российского производства, производство ветрогенераторов с вертикальной осью вращения

Эффективно использовать энергию ветра позволяют вертикальные ветрогенераторы Российского производства. Они являются альтернативными источниками, позволяющими снабдить электроэнергией все объекты в регионах, не обеспеченных подключением к централизованным энергосистемам. Вертикальный и горизонтальный ветрогенератор пользуется спросом у владельцев загородных домов, жилищ и фермерских хозяйств, расположенных в сельской местности, собственников производственных объектов, размещенных в удалении от мегаполисов и районных центров.

По сравнению с горизонтальными ветряными генераторами установки с вертикальной осью, произведенные в России, обладают рядом преимуществ.

Ветроустановки российских производителей не уступают по качеству зарубежным аналогам.
Производство автономных ветрогенераторов с вертикальной осью вращения в России учитывает особенности климата в различных частях страны.
Отечественные установки обладают значительным ресурсом: прогнозируемый срок эксплуатации составляет не менее 15 лет, в том числе – более трех лет без сервисного обслуживания.
Они способны вырабатывать электроэнергию при минимальной скорости ветра.
Для российских установок характерны низкий уровень шума и устойчивость к влиянию негативных погодных условий: ледяных дождей или обильных снегопадов.

Ветрогенератор может максимально эффективно использоваться, если входит в состав локальной системы электроснабжения, включающей солнечной батареи. Посредством использования инверторов, подключенных к аккумуляторным батареям, возможно эффективное обеспечение электропитанием бытовых и иных приборов. Компания «Эко Энерджи» осуществляет проектирование независимых энергосистем, в которые могут включаться солнечные батареи и ветроустановки, и осуществляет контроль за производством составляющих компонентов. Башня вертикального ветрогенератора обязательно учитывает климатические особенности российских регионов, а ее изготовление осуществляется в соответствии с рекомендациями специалистов. Кроме того, для оптимизации затрат альтернативные источники энергии могут сочетаться с системами, предусматривающими негазовые системы отопления, например, твердотопливные котлы.

О преимуществах альтернативных технологий и их применении к конкретным условиям могут рассказать наши специалисты по телефонам: +7(846)267-48-25, +7(846)272-72-75, +7 (495) 363-87-73. Жители удаленных регионов могут эффективно использовать вертикальные ветрогенераторы Российского производства, так как они адаптированы к определенным климатическим условиям.

Лучшие ветряные турбины с вертикальной осью для домашнего использования: обзор

Когда мы думаем о ветряных турбинах, мы почти наверняка представляем себе огромные ветряные электростанции, расположенные на холмах в сельской местности или построенные в море. Мы, наверное, и не думаем покупать такой для дома. К счастью, технологические достижения в области возобновляемых источников энергии таковы, что теперь вы можете покупать вертикальные ветряные турбины для домашнего использования, которые имеют элегантный дизайн, эффективны, когда дело доходит до космоса, и могут использовать силу ветра даже при легком ветру.

Независимо от того, хотите ли вы обеспечить электропитание определенной части вашего дома, хранить излишки энергии в резервном генераторе на случай отключения электроэнергии, или вы хотите добавить дополнительный элемент возобновляемой энергии в свой текущий проект дома с экологически чистой энергией, инвестируя в Вертикальная ветряная турбина — это разумный способ максимально использовать один из самых сильных, самых щедрых и бесплатных ресурсов природы: ветер. Мы рекомендуем использовать вертикальную ветряную турбину в дополнение к установке солнечных батарей, чтобы максимально использовать возможности возобновляемой энергии.

Как работают вертикальные домашние ветряные турбины?

Из приведенных выше фотографий наших лучших в своем классе продуктов вы сразу увидите, что вертикальные ветряные турбины, которые продаются для домашнего использования, не похожи ни на какие из обычных ветряных электростанций. В то время как ветряные электростанции выглядят как гигантские ветряные мельницы с достаточно большими роторами, чтобы их можно было использовать для производства электроэнергии, те, которые предназначены для домашнего использования, по сравнению с ними выглядят излишне маленькими.

Тем не менее, они работают.Единственный вопрос: как именно? Сначала давайте рассмотрим общий процесс производства энергии в ветроэнергетике. В отличие от солнечной технологии, которая использует естественное явление фотоэлектрического эффекта в элементах, состоящих из определенных материалов, энергия ветра является полностью механической технологией.

Во-первых, ветер ударяет по лопастям турбины, кинетическая энергия которого заставляет лопасти начать вращение своего ротора. (Эти лопасти разработаны с учетом переменных направлений ветра, часто изогнуты и даже закручены, чтобы максимально увеличить воздействие движущей силы ветра.) Кинетическое вращение лопастей связано с генератором в корпусе турбины через систему шестерен, которые служат для увеличения крутящего момента кинетической энергии. Как только эта энергия достигает генератора, она вызывает взаимодействие магнита и ряда медных катушек: это взаимодействие генерирует электричество. Затем электричество проходит через трансформатор, который усиливает свое напряжение для использования в вашем доме и / или офисе.

Хотя вертикальные домашние ветряные турбины могут выглядеть совершенно иначе, чем крупномасштабные турбины, они функционируют почти идентично.Основное отличие — это просто форма и положение лезвий. Вертикальные домашние ветряные турбины спроектированы с лопастями, которые направлены прямо к небу, а не наружу (хотя они такие же аэродинамические, как и горизонтальные лопасти турбины) — это сделано для максимизации пространства, доступного домовладельцу, у которого, вероятно, нет свободной доступной земли. необходимо установить стоячую горизонтальную турбину. Вертикальная конструкция также делает эти турбины более универсальными, и поэтому их можно устанавливать на внедорожниках и лодках, а также по всему дому.

Получайте уведомления о наших последних розыгрышах, скидках и руководствах

Плюсы и минусы вертикальных ветряных турбин для дома

Ветряные технологии — это самый быстрорастущий сектор возобновляемой энергии (даже опережающий солнечную энергию), и поэтому становится все более популярным. еще более доступным и доступным. Тем не менее, у этой технологии есть как плюсы, так и минусы.

Плюсы:

Универсальность. Благодаря их компактной конструкции вам не понадобится большой газон, чтобы установить одну из этих турбин в вашем доме.Вы даже можете прикрепить его к своей крыше или взять с собой для установки на автодом или моторную лодку, благодаря погодоустойчивым материалам, из которых изготовлены эти турбины.
Зеленая энергия. Наш мир страдает из-за нынешнего климатического кризиса, и последнее, что ему нужно, — это больше использовать ископаемое топливо. Замена сетевого электричества в вашем доме на экологически чистую возобновляемую электроэнергию не только рентабельна, но и полезна для земли.
Экономьте на счетах. А если говорить о рентабельности, с возобновляемой энергией, питающей ваш дом, вы быстро обнаружите, что экономите кучу денег на счетах за электроэнергию.Хотя первоначальный инвестиционный капитал, необходимый для установки массива эко-энергии в вашем доме, может быть высоким, окупит себя и более со временем.
Совместим с солнечной. Сочетание вертикальной домашней ветряной турбины с солнечной может гарантировать, что у вас никогда не будет недостатка в возобновляемой электроэнергии. Когда день пасмурный, и ваши солнечные панели не получают достаточно солнечного света, высока вероятность, что ветер усилился, и ваша ветряная турбина извлечет выгоду из этого.Точно так же в тихий солнечный день, когда ваша турбина неактивна, ваши солнечные панели могут компенсировать провисание.

Минусы:

Дорого. Хотя технология ветряных турбин становится все более доступной, эти комплекты иногда могут быть довольно дорогими. Для экономных потребителей окружающей среды солнечная технология может быть более привлекательным вариантом.
Низкое энергопотребление. К сожалению, хотя вертикальные домашние ветряные турбины делают все возможное с доступным для них пространством, им просто не приходится конкурировать с эффективностью и производительностью их горизонтальных собратьев.Ветроэнергетика, как и солнечная энергия, нуждается в солнечном свете, нуждается в достаточном доступе к ветру. Это означает много свободного пространства вокруг турбины и лопатки турбины с большой площадью поверхности. Эти намного меньшие, гораздо более компактные турбины просто не могут производить столько электроэнергии.
Зависит от ветра. Как и любая технология возобновляемой энергии, ветровые турбины полагаются на наличие естественного источника энергии: ветра. Если вы живете в районе со слабым ветром или часто переживаете безветренные дни, вы должны быть готовы к тому, что вряд ли вы получите большую выгоду от ветряных турбин.

Обзор лучших продуктов

Взглянув на наши подборки из высшей категории, пришло время более глубоко взглянуть на самые лучшие генераторы ветряных турбин, которые может предложить рынок. Вот они, краткий обзор плюсов и минусов.

TQ 500W AC 12V 24V Ветряные турбины Генератор Фонарь

Торговая марка: TQ
Низкая скорость ветра при запуске, высокая эффективность
Использование интеллектуального микропроцессорного управления высокой мощности с отслеживанием
Повышенная мощность защиты от тайфунов
Безопасность и надежность Эксплуатация

Как и большинство ветряных турбин в форме фонаря на рынке (которые, как правило, имеют аналогичные эксплуатационные пределы), этот комплект мощностью 500 Вт от TQ начинает использовать энергию ветра от 2 м / с. мощность, и работоспособна от -40 ℃ ～ 80 ℃ и при ветре до 45 м / с.

Лопасти этой домашней ветряной турбины изготовлены из литого под давлением алюминиевого сплава и установлены на запатентованном интеллектуальном микропроцессоре с электромагнитной осью, что позволяет максимально эффективно использовать даже небольшой ветер. Немного дороже по сравнению с конкурентами, TQ 500W все равно станет хорошим дополнением к вашей ветроэнергетической системе; однако остерегайтесь вводящей в заблуждение информации в его списке (указывается номинальная мощность 5000 Вт, а не фактические 500 Вт его выходной мощности).

Плюсы:

Универсальный и прочный
Интеллектуальный микропроцессор и электромагнитная ось работают даже при небольшом ветре

Минусы:

Меньше энергии за большие деньги по сравнению с конкурирующими брендами
Вводящая в заблуждение информация о листинге Amazon
Не поставляется с контроллером.

Smaraad New Energy 400W Ветрогенератор с вертикальной осью турбины

Торговая марка: Smaraad
Горизонтальное вращение с высокой эффективностью.
Лопасти с изогнутой конструкцией

Как и в случае с нашим выбором «Самая тихая конструкция», в ветряной турбине Smaraad New Energy 400 Вт используются «умные» лопасти в форме крыльев самолета, чтобы минимизировать занимаемое ею пространство и при этом максимизировать выходную мощность. Компания Smaraad обещает, что срок службы этого продукта составляет 20 лет, и предлагает своим клиентам гарантию на 1 год.

Небольшой, легкий и устойчивый Smaraad может работать при скорости ветра 2,5-25 м / с. Намного дороже, чем многие продукты в этом списке, с более узким полем оптимальной работы и мощностью всего 400 Вт, мы все же решили включить его в наш список из-за его уровня шума <20 дБ при работе и того факта, что что это только 1 из 2 вариантов, которые дают вам этот изящный дизайн, в то время как они доступны в нескольких цветовых вариантах.

Плюсы:

Заметно тише, чем у ветряных турбин, спроектированных фонарями
Возможность выбора нескольких цветов
Поставляется с контроллером MPPT 400 Вт

Минусы:

Самый дорогой продукт в нашем списке
Работает только на расстоянии до 25 м / с скорость ветра
Только выходная мощность 400 Вт

Ветрогенератор FLYHERO 600 Вт 12 В / 24 В

Торговая марка: FLYHERO
Низкая скорость запуска
Высокая степень использования энергии ветра
Использование гибридных ветряных солнечных батарей

Другой Разработанная в виде фонаря домашняя ветряная турбина для ваших систем возобновляемой энергии, FLYHERO выдает впечатляющую мощность 600 Вт и начинает вырабатывать электричество при скорости ветра всего 2 м / с. В гладком белом цвете и с пятью лопастями из нейлонового волокна вы можете купить эту ветряную турбину с мощностью 12 В или 24 В, в зависимости от ваших потребностей.

FLYHERO обещает простую установку и еще более легкое обслуживание. С контроллером создание вашей домашней системы, использующей экологически чистую энергию, не может быть проще с таким простым продуктом, как этот.

Плюсы:

Мощность 600 Вт
Возможности 12 В или 24 В означают большую универсальность использования
Простота установки и обслуживания

Минусы:

Немного дороже, чем другие почти идентичные продукты конкурентов

TOPINCN 12 В Комплект ветрогенератора с вертикальной осью 600 Вт

Торговая марка: TOPINCN
Трехфазный двигатель переменного тока
Принять 5-лепестковую вертикальную лопаточную башню и двухосную фланцевую башню
Широкое применение

Мы назвали эту домашнюю ветряную турбину нашим «Лучшим соотношением цены и качества». «покупай, но не обманывайся, думая, что« ценность »- это код для дешевой.Отнюдь не. Вертикальная ветряная турбина TOPINCN 600 Вт 12 В изготовлена из алюминиевого сплава и нержавеющей стали и предназначена для работы в любых погодных условиях, кроме самых экстремальных.

С помощью простого 6-ступенчатого метода установки производитель предоставляет детализированные схемы разборки продукта, которые помогут вам справиться с разборкой и повторной сборкой ветряной турбины. Кроме того, его магнитный трехфазный двигатель переменного тока помогает снизить крутящий момент сопротивления на этом ветрогенераторе, эффективно увеличивая его эффективность и мощность, которую он генерирует.

Плюсы:

Самый доступный продукт на рынке
Прочная конструкция из алюминиевого сплава и нержавеющей стали
Мощная выходная мощность 600 Вт
Простая установка

NINILADY Free Energy 600 Вт Вертикальный ветрогенератор

Торговая марка: NINILADY
Конструкция изогнутых лопастей
Горизонтальное вращение и конструкция крыла самолета
Радиус вращения

Это может быть намного более дорогая конструкция, чем более типичная конструкция фонаря других вертикальных ветряных турбин, но мы не можем не полюбить NINILADY 600W Комплект. Разработанный так, чтобы максимально использовать доступное вам пространство, NINILADY работает при ветре всего 2,5 м / с.

Это также наш лучший выбор в области «Самого тихого дизайна». Это означает, что если вас беспокоит снижение уровня шума, мы настоятельно рекомендуем вам взглянуть на этот конкретный продукт. Единственным серьезным недостатком его конструкции является то, что, будучи почти бесшумным, компактным и простым в установке, он не имеет такого динамического рабочего диапазона, как модели конкурентов, разработанные с использованием фонаря, и работает только между двумя.Ветры 5 и 25 м / с.

Плюсы:

Уникальный компактный дизайн
Почти бесшумный при работе (незаметный уровень шума)
Привлекательный

Минусы:

Дорогой
Не такой универсальный, как другие модели

MONIPA Генератор ветровой турбины 600 Вт, 24 В постоянного тока

Торговая марка: MONIPA
Высокая производительность
Фонарь Мотор Вертикальная ось Ветряная мельница

С 5 лопастями из нейлонового волокна, расположенными в привлекательной форме фонаря, и выкачивающими 600 Вт постоянного тока 24 В, MONIPA вертикальный Осевая ветровая турбина максимально использует энергию ветра, несмотря на ее небольшой и компактный корпус. Он идеально подходит для домов, уличных фонарей, мониторинга освещения, использования на море и дополнения уже существующей энергосистемы.

Также доступный (лишь немного дороже, чем наш комплект Best Value), трехфазный генератор Maglev от MONIPA работает от ветра со скоростью от 2 м / с и до 45 м / с, в то время как он может выдерживать температуры от -40 ℃ (минимум) до 80 ℃ (максимум).

Плюсы:

Доступный
Долговечный
Универсальный

Справочник покупателя

При выборе ветряной турбины для вашего дома важно учитывать несколько моментов.

Пространство и расположение

Где вы собираетесь установить у себя дома ветряную турбину с вертикальной осью? Очевидно, вы захотите установить его там, где ваша собственность наиболее подвержена ветру — например, телефонные столбы станут отличной опорой для ветряных турбин. Однако вам также необходимо убедиться, что в выбранном вами комплекте имеется достаточная длина проводки для подключения к вашей основной электросети или системе возобновляемых источников энергии. Что касается места, то, если вам это нужно, то предпочтительнее использовать один из комплектов с крыльями самолета, тогда как если у вас есть свободное место, вполне подойдет ветряная турбина в форме фонаря.

Шум

Размеры ветряных турбин, которые мы обсуждали в этой статье, на самом деле недостаточно велики, чтобы быть особенно шумными, но если предположить, что вы живете в тихом районе и не хотите каких-либо дополнительных помех, то опять же , эти комплекты лопастей самолета предпочтительнее (хотя и дороже).

Бюджет

Это может показаться очевидным, но это важный элемент, который необходимо учитывать. Больше не всегда означает лучше, и в случае домашних ветряных турбин с вертикальной осью ни одно дорогое не всегда означает больше мощности.Фактически, наша «Лучшая бюджетная» турбина дает действительно хороший импульс по очень привлекательной цене, а также долговечна. Не позволяйте обманом тратить больше без необходимости — будьте осторожны со своими деньгами и взвешивайте стоимость с тем, как выбранный вами продукт сравнивается с другими более дешевыми вариантами.

Требуемая мощность

Это, несомненно, самая важная вещь, которую необходимо учитывать. В частности: что вы хотите получить от своей домашней ветряной турбины? Простой факт в том, что если вы хотите, чтобы ветряная турбина вносила большой объем электроэнергии в вашу домашнюю энергетическую систему, то использование одной только вертикальной ветряной турбины составляет , но вы не собираетесь сокращать ее .Мы настоятельно рекомендуем добавить вертикальную ветряную турбину в качестве дополнительного элемента в систему возобновляемой энергии, желательно связать вашу турбину с солнечной энергией, чтобы даже при слабом ветре вы могли использовать возобновляемую энергию солнца. Более того, если у вас есть для этого земля и вы хотите полностью отключиться от сети, мы рекомендуем инвестировать в горизонтальную ветряную турбину — конечно, больше денег, но в равной степени вы получите гораздо больше энергии.

Pinterest Board

Ознакомьтесь с нашей обновленной доской Pinterest с лучшими вертикальными ветряными турбинами для дома:

Часто задаваемые вопросы

Почему вы рекомендуете совмещать энергию ветра с солнечной?
Если вы используете только энергию ветра, что происходит в тихий солнечный день? Соединение недавно купленной ветряной турбины с вертикальной осью и домашней солнечной системой означает, что даже в те дни вы можете использовать возобновляемые источники энергии; а затем, когда у вас будет солнце и ветер , вы сможете втянуть всю зеленую энергию, какую только возможно.
В чем разница между двумя основными конструкциями вертикальных домашних ветряных турбин?
Более высокая из двух, которую мы здесь назвали «лопастями с крыльями самолета», предназначена для максимального увеличения эффективности использования пространства и снижения шума, в то время как турбины «в форме фонаря» передают мощность в космос и производят единиц. немного больше шума на (правда, при достаточно тихой работе).
В чем разница между «вертикальными» и «горизонтальными» домашними ветряными турбинами?
Во многом то же самое, что и разница между двумя различными конструкциями вертикального типа — в одном отдается приоритет пространству над энергией, а в другом — к энергии.«Горизонтальные» турбины, подобные тем, что вы видели на ветряных электростанциях, производят намного больше энергии, чем их вертикальные собратья, но как таковые занимают гораздо больше места; тогда как «вертикальные» турбины малы и достаточно компактны, чтобы их можно было установить практически на любом участке, независимо от места, но они, как правило, не производят столько энергии.
Легко ли установить эти домашние ветряные установки?
Большинство из них, да. Однако вам понадобится генератор, чтобы подключить их или подключить напрямую к устройству, которое вы хотите использовать с помощью энергии ветра.Возможно, более сложный в установке, чем солнечная энергия, так как требует некоторых ноу-хау в области электропроводки.
Ветровые турбины с вертикальной осью и ветряные турбины с горизонтальной осью
В сфере ветряных турбин в основном есть два типа турбин на выбор: ветровые турбины с вертикальной осью и ветровые турбины с горизонтальной осью. У них обоих есть свои преимущества и недостатки, и цель этой статьи — помочь вам выбрать правильную систему для вашего приложения.
Горизонтально-осевой ветряк
Ветровые турбины с горизонтальной осью преобладают в большинстве ветроэнергетических установок.Горизонтальная ось означает, что ось вращения ветряной турбины расположена горизонтально или параллельно земле. В условиях сильного ветра горизонтальные ветряные турбины — это почти все, что вы когда-либо увидите. Однако в небольших ветроэнергетических установках и ветряных установках в жилых помещениях вертикально-осевые турбины находят свое место. Преимущество горизонтального ветра заключается в том, что он может производить больше электроэнергии из заданного количества ветра. Поэтому, если вы постоянно пытаетесь создать как можно больше ветра, горизонтальная ось, скорее всего, вам подойдет.Однако недостатком горизонтальной оси является то, что она обычно тяжелее и плохо работает при турбулентных ветрах.
Ветрогенератор с вертикальной осью
В комплект входит ветряк с вертикальной осью. В ветряных турбинах с вертикальной осью ось вращения турбины стоит вертикально или перпендикулярно земле. Как упоминалось выше, турбины с вертикальной осью в основном используются в небольших ветроэнергетических проектах и жилых помещениях. Вертикально-осевые ветряные турбины Эта ниша возникла из-за заявлений OEM-производителей о способности турбин с вертикальной осью хорошо работать в суровых ветровых условиях. Турбины с вертикальной осью приводятся в действие ветром, идущим со всех 360 градусов, и даже некоторые турбины приводятся в действие, когда ветер дует сверху вниз. Из-за этой универсальности ветряные турбины с вертикальной осью считаются идеальными для установок, где ветровые условия нестабильны, или из-за общественных постановлений турбину нельзя разместить достаточно высоко, чтобы использовать устойчивый ветер.
Подано в: Строительство, проекты
Вертикальные турбины — будущее морской ветроэнергетики?
Визуализация концепции морских ветряных турбин с вертикальной осью (VAWT).
Всемирный экономический форум
Что делает возобновляемые источники энергии настолько захватывающими, так это огромный экономический потенциал новаторских технологических достижений.
Недавнее открытие инженеров Школы инженерии, вычислений и математики Оксфордского Бруксского университета может навсегда изменить конструкцию оффшорных ветряных электростанций. Исследование, проведенное профессором Яковосом Цанакисом, демонстрирует, что глубоководные и прибрежные ветряные турбины могут увеличить выходную мощность на 15%, если традиционные ветровые турбины с горизонтальной осью (HAWT) будут заменены конструкцией ветряных турбин с вертикальной осью (VAWT).В то время как классические ветряные мельницы HAWT вырабатывают энергию со стандартной трехлопастной «вертушкой», VAWT использует более цилиндрическую форму с лопастями, вращающимися вокруг центрального вала.
Анимированное сравнение HAWT и ведущих конструкций VAWT
Всемирный экономический форум
Основная проблема с обычными ветряными электростанциями HAWT, которые могут насчитывать от 60 до 70 турбин на площади более 1500 акров, заключается в том, что эффективность быстро снижается в задних рядах из-за турбулентности от первых рядов формации.Турбины с вертикальной осью решают эту проблему, создавая меньшую турбулентность, а в некоторых случаях даже повышая эффективность соседних турбин.
В основе их исследований лежит анализ вычислительных потоков с использованием 11 500 часов компьютерного моделирования для оптимизации размещения. Они также проанализировали влияние турбулентности, создаваемой ниже по потоку, которая снижает эффективность традиционных HAWT на заднем ряду до 25-30%.
Это открытие требует дальнейшего изучения конденсированных ветряных электростанций, поскольку современные конструкции турбин предназначены для использования в единственном приложении.При установке в непосредственной близости друг от друга рабочие характеристики изменяются, снижая эффективность окружающих турбин из-за турбулентности, создаваемой ветром. Типичная оффшорная турбина от GE огромна, имеет размер 220 м в поперечнике и 248 м в высоту, и в среднем выдает 12–14 МВт мощности, чего достаточно для питания до 12 600 домов.
Текущая мощность ветряных турбин в США составляет 118 ГВт или 8,4% от производства энергии в масштабе коммунальных предприятий. Морская ветровая мощность составляет жалкие 42 МВт, во главе с первой оффшорной ветровой электростанцией на острове Блок, штат Род-Айленд, на долю которой приходится 30 МВт — 1 ГВт составляет 1000 МВт. В дополнение к недавно объявленному проекту Vineyard Wind Project мощностью 800 МВт, датская компания Orsted разрабатывает два проекта Ocean Wind, чтобы обеспечить в общей сложности 2,3 ГВт штату Нью-Джерси.
Первые применения технологии ветряных турбин начались в 1970-х годах с упором на удаленные маломасштабные приложения, такие как исследовательские станции, отключенные от электросети. Самым большим препятствием в развитии конструкций VAWT является отсутствие надлежащей формы аэродинамического профиля и проблемы с тормозными системами, стоимость приводного устройства которых возрастает.Традиционные аэрокосмические приложения послужили источником многолетних исследований и технической базы для создания широко распространенной конструкции «вертушка». На рынке наземных ветряных турбин преобладает стандартная трехроторная конструкция HAWT, но стандартной конструкции для VAWT нет. Недавние инвестиции в оффшорные ветряные электростанции, такие как Vineyard Wind Project, используют типичную трехроторную конструкцию HAWT, предложенную лидером рынка GE, для применения в скальных породах, не подходящих для глубоководных работ.
Остров Блок, Р.I. Морская ветряная электростанция Deepwater Wind на острове Блок, Род-Айленд, 14 августа… [+] 2016 г. (Фото Марка Харрингтона / Newsday RM через Getty Images)
Newsday через Getty Images
Учитывая жестокие и непредсказуемые условия глубоководной воды океана, не говоря уже о весе и балансе ветряной турбины, понятно, что технология, необходимая для установки плавающей турбины, была создана только недавно. Предлагаемое решение было разработано Сандийской национальной лабораторией в сотрудничестве с Министерством энергетики и университетами по всей стране.После проведения Фазы 1 исследования в рамках гранта в размере 4,1 миллиона долларов в течение 5 лет, это решение обеспечило понимание, которое включало снижение приведенной стоимости энергии (LCOE) за счет применения дизайна VAWT.
Большая часть первоначальной работы Sandia Labs заключалась в создании моделирования морских ветроэнергетических проектов. Дальнейшие разработки включали улучшение конструкции аэродинамических профилей и механических генераторов, а также совершенствование методов обеспечения безопасной работы турбины в условиях глубокой воды. Исследование проекта завершилось в 2014 году, после чего в 2017 году была опубликована публикация Министерства энергетики, в которой были изложены официальные рекомендации по проектированию.
Текущие рыночные решения VAWT ориентированы на применение в микросетях и в экстремальных погодных условиях. Они обладают неотъемлемым преимуществом в том, что они могут хорошо работать в стрессовых погодных условиях; турбины могут работать даже в погоду, когда наступает тайфун, что может быть спасением для глубоководной инфраструктуры океана, такой как нефтяные скважины.
Страны, включая Соединенное Королевство и Германию, уже находятся в авангарде производственных мощностей и инвестиций в оффшорную ветроэнергетику. На Британских островах находится первая оффшорная установка мощностью 12 МВт (мегаватт) производства GE, такая же конструкция используется в проекте Vineyard Wind.
Британские интересы связаны с прибрежными морскими приложениями, где условия легко регулируются разработкой HAWT, предлагаемой GE. Американский проект — это ветряная электростанция на Блок-Айленде в трех милях от побережья Род-Айленда, которая вырабатывает 30 МВт из серии блоков, предоставленных GE, которых достаточно для питания 27000 домов.Немногие страны в настоящее время используют глубоководную энергию ветра, поскольку она может стоить вдвое дороже, чем прибрежная альтернатива на основе LCOE.
Оффшорный ветер нашел свое нишевое применение для обеспечения оффшорной энергии. Одним из наиболее требовательных клиентов в области морской энергетики является нефтяная промышленность, которая в настоящее время снабжает платформы дизельными электрическими генераторами. Типичная морская нефтяная скважина потребляет 20-30 кубометров (5200-8000 галлонов) в день. Это конкретное приложение позволяет считать конкурентоспособным высокий показатель LCOE, аналогичный оффшорному ветру.
Недавние инвестиции норвежского поставщика энергии Equinor в Северное море сосредоточены на обеспечении своих нефтяных платформ ветровой энергией. Предлагаемый проект Hywind Tampen включает 11 плавучих HAWT мощностью 88 МВт, удовлетворяющих более 35% потребности в энергии для серии из пяти морских платформ. Ожидается, что проект Hywind сократит выбросы CO2 на 200 000 тонн в год. Дальнейшие инвестиции в морскую ветроэнергетику могут полностью устранить потребность в дизельном топливе.
В США были небольшие проекты по испытанию конструкций плавучих HAWT.В 2013 году консорциум DeepCwind в сотрудничестве с Университетом штата Мэн установил масштабную модель у побережья штата Мэн. Компания Principle Power из Сиэтла установила свою запатентованную конструкцию Windfloat у западного побережья США для глубоководной установки. В настоящее время компания Principle Power имеет пять действующих блоков и доказала способность их конструкции выдерживать волны до 17 м (55 футов 9 дюймов) и ветер со скоростью 41 м / с (92 мили в час).
Если Соединенные Штаты решат и дальше инвестировать в развитие технологии плавающих турбин VAWT, они могут стать мировым лидером в области глубоководного ветра. После преодоления технических барьеров, созданных материалами и механическими системами, производственные мощности глубоководной ветряной электростанции можно бесконечно масштабировать при использовании правильной технологии. Такие модели, как те, что были созданы командой Университета Оксфорд-Брукс, подтверждают идею замены плавучих нефтяных платформ ветряными турбинами. По иронии судьбы нефтяные гиганты применяют свои глубоководные технологии для разработки первой линии масштабируемых плавучих турбин для глубоководных приложений.
С помощью Шона Морони
Вертикальные турбины для повышения эффективности ветряных электростанций
В исследовании анализируются различные аспекты характеристик ветряных турбин, включая угол установки, направление вращения, расстояние между турбинами и количество роторов. Источник: Себастьен Ван де Валле на Unsplash
Исследовательская группа из Школы инженерии, вычислений и математики под руководством профессора Яковоса Цанакиса провела углубленное исследование с более чем 11 500 часами компьютерного моделирования.
Было показано, что ветряные электростанции могут работать лучше при замене традиционных ветряных турбин с горизонтальной осью пропеллера (HAWT) на компактные ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT).
Когда VAWT вращаются вокруг оси, вертикальной к земле, они демонстрируют поведение, противоположное хорошо известной конструкции гребного винта. Исследование также показало, что VAWT повышают эффективность друг друга, когда они расположены в виде энергосети, поэтому размещение ветряных турбин для максимальной отдачи имеет решающее значение для проектирования ветряных электростанций.
Профессор Цанакис сказал: «Это исследование доказывает, что будущее ветряных электростанций должно быть вертикальным. VAWT могут быть спроектированы так, чтобы быть намного ближе друг к другу, что повысит их эффективность и, в конечном итоге, снизит цену на электроэнергию. В долгосрочном плане VAWT могут помочь ускорить переход наших энергетических систем к «зеленому», так что больше чистой и устойчивой энергии будет поступать из возобновляемых источников ».
Учитывая, что к 2030 году мощность ветроэнергетики в Великобритании увеличится почти вдвое, выводы о том, что крупномасштабные VAWT могут впервые превзойти нынешние HAWT, имеют решающее значение для улучшения перспектив возобновляемой энергетики.
Согласно «Глобальному отчету о ветре за 2021 год», странам необходимо устанавливать ветроэнергетику в три раза быстрее в течение следующих 10 лет, чтобы достичь нулевых показателей и избежать наихудших последствий изменения климата.
Йоахим Тофтегаард Хансен, ведущий автор отчета, сказал: «Современные ветряные электростанции — один из наиболее эффективных способов производства зеленой энергии; однако у них есть один серьезный недостаток — когда ветер приближается к переднему ряду турбин, турбулентность будет создаваться ниже по потоку.Турбулентность отрицательно сказывается на производительности последующих рядов.
«Другими словами, передний ряд будет преобразовывать примерно половину кинетической энергии ветра в электричество, тогда как для заднего ряда это число уменьшается до 25-30%. Каждая турбина стоит более 2 миллионов фунтов стерлингов за МВт. Мне, как инженеру, естественно пришло в голову, что должен быть более экономичный способ ».
В исследовании анализируются различные аспекты характеристик ветряных турбин, включая угол установки, направление вращения, расстояние между турбинами и количество роторов.
Связанные компании
Инструменты Mac
Влагомеры и датчики влажности для измерения водяного пара на электростанциях
Связанные компании
Инструменты Mac
Влагомеры и датчики влажности для измерения водяного пара на электростанциях
28 августа 2020
Разница между горизонтальной и вертикальной осью ветряных турбин
Разница между горизонтальной и вертикальной осью ветряных турбин
Сравнение ветряных турбин с горизонтальной и вертикальной осью
Резюме:
Основное различие между ветряной турбиной с горизонтальной и вертикальной осью заключается в том, что в ветряной турбине с горизонтальной осью вращение лопастей составляет по вертикали, а в ветряной турбине с горизонтальной осью вращение лопастей составляет по горизонтали. Обычное изображение турбин с тремя вращающимися лопастями — это ветряная турбина с горизонтальной осью .
Сравнительная таблица
Ветряная турбина с горизонтальной осью Ветряная турбина с вертикальной осью
Ось вращения параллельна воздушному потоку Ось вращения перпендикулярна воздушному потоку.
Механизм управления рысканием необходим для регулировки ротора вокруг вертикальной оси, чтобы он был направлен против ветра. Ориентация ротора не требуется; Эти турбины могут генерировать энергию с помощью ветра, дующего с любого направления.
Тяжелая гондола, содержащая редуктор, генератор и т. Д., Установлена наверху башни, поэтому проектирование и установка являются сложными. Гондола не требуется, поскольку редуктор, генератор и т. Д. Расположены на земле, поэтому конструкция и установка просты.
Коэффициент мощности и передаточное число наконечника высокие. Коэффициент мощности и передаточное число наконечника значительно низкие.
Ветряная турбина с горизонтальной осью (HAWT) Ветряная турбина с горизонтальной осью (HAWT)
Машины с горизонтальной осью стали наиболее успешным типом турбин. Они используются для коммерческого производства энергии во многих частях мира.
У них низкая скорость ветра при включении, легкая закрутка и в целом высокий коэффициент мощности.
Однако их конструкция более сложная и дорогая, поскольку генератор и редуктор должны быть размещены наверху башни.Кроме того, необходимо установить специальный привод рыскания, чтобы ориентировать их по направлению ветра.
Основные компоненты:
Лопатки турбины
концентратор
Гондола
Система передачи энергии
Генератор
Контроль рыскания
Тормоза
Башня
Ветряк с вертикальной осью (VAWT) Ветряная турбина с вертикальной осью (VAWT)
Ветряная турбина с вертикальной осью (VAWT) также известна как машины с поперечной осью ветра.
В этих машинах ось вращения перпендикулярна направлению ветра.
Основные преимущества VAWT по сравнению с HAWT :
Ветряная турбина с вертикальной осью принимает ветер с любого направления, поэтому система отклонения от курса не требуется.
Генератор, редуктор и т. Д. Могут быть установлены внизу башни, поэтому конструкция и установка башни просты.
Осмотр и обслуживание проще.
Они легче по весу и дешевле по стоимости.
VAWT
обычно не запускаются автоматически и имеют низкий коэффициент мощности, это основные недостатки. Им требуется механизм для запуска из стационарного положения. Кроме того, существует вероятность того, что лезвия будут работать на очень высокой скорости, что приведет к повреждению системы.
Основные компоненты:
Вал ротора или башня
Лезвия
Опорная конструкция
Больше различий
Сравнение ветрового поворота с горизонтальной и вертикальной осями »Эндрю Р.
Уинслоу
Степень Тип
Научная статья
Название степени
Магистр наук в области экологической науки и политики (ES&P)
Отдел
Международное развитие, сообщество и окружающая среда
Главный инструктор
Чарльз Агоста
Аннотация
Производство электроэнергии должно быть переключено на источники с нулевым выбросом углерода, такие как энергия ветра, чтобы смягчить последствия изменения климата.Ресурсы ветра в городской среде сложно предсказать, но технологии, в том числе программное обеспечение для вычислительной гидродинамики, делают это возможным. Это программное обеспечение определяет подходящее место для ветряных турбин с помощью моделей, которые показывают модели ускорения ветра над зданием. Ветровые турбины с горизонтальной осью (HAWT) преобладали в ветроэнергетике, но ветровые турбины с вертикальной осью (VAWT) обладают потенциалом превзойти HAWT в городских условиях. VAWT могут справляться с турбулентным и нетрадиционным ветром и генерировать энергию с меньшей скоростью, что выгодно для этих областей. В тематическом исследовании Университета Кларка в Вустере, штат Массачусетс, анализируется функциональность HAWT и VAWT. Машины сравниваются по их эффективности из-за несбалансированности номинальной выходной мощности. Коэффициенты средней максимальной мощности машин аналогичны. Однако при сравнении значений R ² кривых мощности турбины VAWT демонстрирует большую способность отслеживать изменения ветра. Это исследование является первым шагом в пересмотре энергетических систем, используемых в Университете Кларка, и данные будут использованы для поиска лучших мест для ветряных турбин.
Рекомендуемое цитирование
Уинслоу, Эндрю Р., «Городская ветряная генерация: сравнение ветряных турбин с горизонтальной и вертикальной осью в Университете Кларка в Вустере, штат Массачусетс» (2017). Международное развитие, сообщество и окружающая среда (IDCE) . 127.
https://commons.clarku.edu/idce_masters_papers/127
Действительно ли будущее за ветряными турбинами с вертикальной осью?
Недавно опубликованное исследование Оксфордского университета Брукса предполагает, что H-образные турбины Дарье с вертикальной осью (VAWT), установленные определенным образом, могут превзойти «традиционные пропеллерные» ветряные турбины или HAWT в ветряных электростанциях.
Когда они расположены близко друг к другу попарно, VAWT повышают эффективность друг друга до 15%, говорится в пресс-релизе британского института, что привлекло большое внимание средств массовой информации. Деловое издание Forbes писало в мае: «Недавнее открытие инженеров Школы инженерии, вычислений и математики Оксфордского Бруксского университета может навсегда изменить конструкцию оффшорных ветряных электростанций».
Но насколько реалистичны прогнозы, полученные на основе двумерного моделирования теоретических VAWT с 20-метровыми роторами по сравнению с нынешними «традиционными» оффшорными гигантами? А кто их будет развивать и строить?
Компьютерное моделирование
Исследование «Численное моделирование и оптимизация пар ветряных турбин с вертикальной осью: подход к масштабированию» было первоначально опубликовано в журнале Elsevier’s Renewable Energy в марте.Сообщается, что это первая компания, которая всесторонне проанализировала многие аспекты характеристик ветряных турбин в отношении угла установки, направления вращения, расстояния между турбинами и количества роторов.
Исследовательская группа университета во главе с Яковосом Цанакисом, профессором технологий, дизайна и окружающей среды, использовала обширное компьютерное моделирование для углубленного исследования. «Это исследование доказывает, что будущее ветряных электростанций должно быть вертикальным», — сказал Цанакис. «Вертикальные турбины ветряных электростанций могут быть спроектированы так, чтобы они были намного ближе друг к другу, что повысит их эффективность и, в конечном итоге, снизит цены на электроэнергию.В долгосрочном плане VAWT могут помочь ускорить переход наших энергетических систем к «зеленому», так что больше чистой и устойчивой энергии будет поступать из возобновляемых источников ».
Исследователи утверждают, что VAWT в группе ветряных электростанций не страдает от связанных с HAWT проблем турбулентного следа, создаваемого первым рядом, которые снижают мощность рядов турбин позади них до 40%. По их мнению, использование станков с вертикальной, а не горизонтальной осью не только устранило бы эту проблему, но и фактически повысило бы производительность друг друга.
Для исследований использовались два ротора аналогичного размера, причем второй ротор располагался на расстоянии трех диаметров ротора ниже по потоку. Максимальное увеличение выходной мощности — по сравнению с двумя блоками, каждый из которых работает изолированно — было достигнуто при установке второго ротора под углом решетки 60 градусов (ß) к преобладающему направлению ветра.
Еще одна переменная, которую представила команда, заключалась в том, что два ротора могли либо совместно вращаться в одном направлении, либо вращаться в противоположных направлениях, в результате чего пара, вращающаяся в противоположных направлениях, работала лучше только при меньших углах решетки от -30 до +30 градусов.Минимальная выходная мощность логически достигается, когда ветер дует прямо над двумя роторами, расположенными на одной линии относительно преобладающего направления ветра (0 градусов).
Наконец, двумерное пространство стало неотъемлемой частью свойств моделирования вычислительной гидродинамики (CFD).
Увеличение производительности
Ведущий автор Йоахим Тофтегаард Хансен объяснил, почему команда выбрала для анализа форму ротора Дарье H-типа с диаметром ротора 20 метров: «Другие исследования подтвердили аналогичное увеличение производительности для других чисел Рейнольдса [для прогнозирования потока шаблоны] тоже.Это то, что мы, возможно, будем заинтересованы исследовать в наших будущих исследованиях, анализируя влияние размера турбины ».
Ключевой вопрос заключается в том, смогут ли такие предполагаемые морские ветряные электростанции на базе VAWT действительно продвигать их наравне с новейшей технологией HAWT, которая сейчас имеет масштабы 11-15 МВт и имеет 30-летний совокупный морской опыт.
Эксперт по аэродинамике Йенс Норкер Соренсен — профессор кафедры ветроэнергетики Датского технического университета (DTU), который в прошлом работал с VAWT.Он ставит под сомнение научную основу исследования в Оксфорд-Брукс, схему проектирования и результаты, на которых основаны выводы.
«Мои возражения сосредоточены на трех основных моментах. Первый касается использования двумерной формы для модели потока CFD. На мой взгляд, ветровой поток в группе ветряных электростанций следует всегда изучать с трехмерной точки зрения, потому что смешение свежего высокоэнергетического ветра из верхних, внешних слоев с ветровым потоком «обедненной энергии» внутри ветрового потока. Границы фермы имеют ключевое значение для непрерывной регенерации энергии для выработки в нижних рядах турбин.”
Это важное смешивание ветрового потока внутри ветряных электростанций с HAWT происходит автоматически, потому что вращающиеся лопасти« выдувают »свежий воздух из верхних слоев ветра в решетку во время каждого отдельного оборота ротора. Высота наконечников новейших и самых крупных оффшорных турбин сейчас достигает 250 метров, а вскоре достигнет 300 метров и более. На этих высотах скорость ветра и, следовательно, энергия ветра высоки.
Нет перемешивания ветра
В отличие от VAWT ось вращения ротора является вертикальной, поэтому ротор, таким образом, всегда вращается в одной плоскости, объясняет Соренсен. В результате не происходит смешения свежего и уже «истощенного» ветрового потока, и этот «использованный» воздух остается внутри массива ветряных электростанций, что оказывает существенное негативное влияние на потенциальное производство электроэнергии во всех последующих рядах вниз по потоку.
Его вторая критика связана с исследовательской установкой, в которой задействовано всего два ротора. Согласно отчету, они «расположены во вращающейся области внутри большей прямоугольной области со стационарными стенками вверху и внизу, входом скорости и выходом нулевого манометра.Эта выбранная установка с двумя турбинами плюс граничные условия потока изображены на диаграмме ниже из отчета.
Рис. 3. Граничные условия. R1 всегда вращался против часовой стрелки, но направление вращения R2 варьировалось в зависимости от того, вращалась ли пара одновременно или против часовой стрелки. «Dist» — это расстояние между турбинами, а β — угол решетки (Источник: Oxford Brookes University)
По мнению Соренсена, эта общая концепция исследования содержит несколько других фундаментальных недостатков конструкции.
«Третий момент заключается в том, что он игнорирует реальные условия внутри ветряной электростанции, поэтому таких идеальных условий равномерного ветрового потока с односторонним направлением ветра не существует. Взаимосвязанная ошибка исследования и проектирования заключается в том, что в нем не учитываются сложные, постоянно меняющиеся эффекты взаимодействия ветрового потока с другими рядами турбин ниже по потоку », — говорит он.
«Принимая во внимание все эти недостатки и ошибки, заявленное преимущество увеличения мощности до 15% для близко расположенных VAWT в массивах ветряных электростанций выглядит маловероятным», — говорит Соренсен.
«Наконец, HAWT могут быть расположены намного ближе друг к другу в ветряных электростанциях из-за их превосходной аэродинамической эффективности, поэтому они обеспечивают значительно более высокую производительность на единицу площади (см. Вертикальные и горизонтальные турбины). Производство электроэнергии с наименьшим жизненным циклом на основе LCoE остается ключевым моментом », — заключает он.
Огромный мгновенный скачок
Путь к коммерциализации технологии VAWT до самых современных уровней HAWT не рассматривался в исследовании, но он будет далеко не простым со многими препятствиями (см. И неопределенности.
Две (британские) компании, Vertax Wind и Wind Power’s Aerogenerator X (см. Ниже), в 2009-2010 годах представили концепции VAWT мощностью 10 МВт для морских сооружений, но ни одна из них не достигла стадии прототипа. Обе конструкции имеют очень высокие значения удельной мощности: 649 Вт / м2 для конструкции Vertax 10 МВт (диаметр ротора 140 метров и длина лопастей 110 метров) и примерно 1050 Вт / м2 для аэрогенератора X.
Для сравнения, Siemens Gamesa SG 11-200 DD типа HAWT имеет мощность 350 Вт / м2, SG 222 DD (в режиме 14 МВт) — 362 Вт / м2.
Для разработки вертикально-осевых турбин в полномасштабные конкурентоспособные коммерческие концепции, соответствующие последней и крупнейшей флагманской категории HAWT мощностью 12-15 МВт, технологические компании в основном начинают с опыта, полученного в основном с турбинами киловаттного класса и, как правило, только с ограниченным опытом работы на суше.
Такие комплексные процессы разработки продукции потребуют огромного мгновенного масштабного масштабирования ветряных технологий и масштабных усилий по индустриализации. Это также требует больших, сильных сторон с долгосрочными обязательствами и глубокими карманами, чтобы довести его до конца, а затем ускорить его коммерческое наращивание, что приведет к прибыльности и не только.
Вертикальные и горизонтальные турбины
Основным преимуществом ветряных турбин с вертикальной осью (VAWT) по сравнению с их (против ветра) горизонтальными аналогами (HAWT) является то, что они могут притягивать ветер со всех направлений, не нуждаясь в системе рыскания.
Главный недостаток по сравнению с современными крупномасштабными HAWT — гораздо более низкая аэродинамическая эффективность. В отчете Оксфордского университета Брукса указывается, что максимальный коэффициент давления (Cp) находится в диапазоне 35-40% по сравнению с почти 50% для HAWT, как для турбин, работающих изолированно. Vertax (на фото ниже) заявляет, что проектная цель Cp составляет 38-39%.
Основным следствием этого является то, что удельная мощность VAWT должна быть существенно ниже для достижения аналогичного производства энергии, чтобы компенсировать их пониженную аэродинамическую эффективность. Это означает, что существует неотъемлемая потребность в установке большего ротора на мегаватт в пределах того же класса ветра, для которого они предназначены, и требуемых годовых часов полной нагрузки.
Некоторые конструкции VAWT также лишены возможности самозапуска, требуя внешнего источника питания (с соответствующими потерями энергии) во время каждого действия по запуску, либо двухрежимной электрической машины генератор-двигатель, либо двух отдельных устройств.
Исторически сложившиеся маломасштабные несамозапускающиеся роторы VAWT иногда оснащались внутри небольшим тормозным ротором Савониуса, но это всегда происходило за счет общей аэродинамической эффективности системы.
Другой проблемой VAWT является регулирование выходной мощности:
Для конструкций с регулируемой частотой вращения и фиксированным углом лопастей вариантом управления выходной мощностью является регулирование частоты вращения ротора, при котором двухрежимный двигатель-генератор максимизирует и сохраняет номинальную выходной уровень. Главный недостаток — и проблема безопасности, по мнению некоторых экспертов, — это отсутствие аэродинамической тормозной системы, которая есть в современных HAWT с регулируемым шагом (три независимых отказоустойчивых аэродинамических тормоза).Взаимосвязанная проблема заключается в том, что постоянное переключение направления нагрузки во время работы турбины в номинальном диапазоне мощности может ускорить усталость материалов и вызвать преждевременные отказы.
В качестве альтернативного решения с наклонными лезвиями каждое лезвие прикреплено к опорным рычагам и подшипникам, чтобы оно могло вращаться. Это требует как минимум одной или нескольких опор подшипников и систем шага для длинных лопастей, что увеличивает сложность, капитальные затраты и, вероятно, эксплуатационные расходы по сравнению с HAWT. Это связано с тем, что подшипники и системы шага расположены в труднодоступных открытых местах.Они могут быть удалены примерно на 110 метров от центра ротора для фиктивной турбины Дарье Н-типа мощностью 11 МВт с диаметром 220 метров, длиной лопастей 175 метров и номинальной мощностью 286 Вт / м2.
Третья проблема заключается в том, что вся плоскость ротора VAWT всегда обращена прямо к ветру, и остановка плюс блокировка ротора в условиях сильного ветра потребует большой и дорогостоящей тормозной системы. Предыдущие усилия по созданию турбин Дарье Н-типа с регулируемыми или складными роторами оказались либо слишком дорогими, либо безуспешными по другим причинам, таким как быстрый износ шарнирных точек из-за, среди прочего, проблем со смазкой, создания дисбаланса, вибрации и преждевременных отказов.