Вертикальные ветрогенераторы: Какие это вертикальные ветрогенераторы с ротором Дарье

Содержание

Какие это вертикальные ветрогенераторы с ротором Дарье

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»

Вертикальные ветрогенераторы | Weswen

В настоящее время в мировом эксплуатируемом парке ветроэнергетических установок (ВЭУ) горизонтально-осевые или так называемые пропеллерные установки составляют более 90%.

Отставание в освоении вертикально-осевых ВЭУ вызвано несколькими причинами. Вертикальный ветрогенератор
был изобретен позже горизонтально-осевых пропеллерных. Кроме этого, до недавнего времени главным недостатком вертикальных ветрогенераторов ошибочно считалось, что для них невозможно получить отношение максимальной линейной скорости рабочих органов (лопастей) к скорости ветра больше единицы (для горизонтально-осевых пропеллерных ВЭУ это отношение достигает более 5:1), что приводило к необходимости использования мультипликаторных систем или более массивных тихоходных генераторов.

Однако, в зарубежных и российских фундаментальных работах последних десятилетий доказано,что возможно получить соотношение скоростей до 6:1, а теоретический КИЭВ для идеального ротора Дарье (H-типа) даже выше предельного для пропеллерных установок (70% против 59%).


Основным преимуществом вертикально-осевых ветрогенераторов над горизонтально-осевыми принято считать их нечувствительность к направлению ветра. Ветрогенератор вертикально-осевого типа с правильно просчитанной аэродинамикой и геометрическими соотношениями способен самозапускаться при любом направлении ветра, тогда как, например, пропеллерным установкам большой мощности при некоторых углах натекания ветрового потока относительно рабочей плоскости ветроколеса необходим дополнительный источник энергии для вывода гондолы ветрогенератора на ветер или изменения угла установки лопастей.

Коэффициент использования ветра вертикальных ветрогенераторных установок, находящихся в промышленном производстве (рассматриваются ротор Дарье H-типа и геликоид Горлова), варьируется в диапазоне 0.28-0.40. Это значение немного ниже горизонтально-осевых, однако конструкция данных ветрогенераторов проще.


Специалистами компании WESWEN разработан вертикально осевой ветрогенератор BLAST типа H-Дарье номинальной мощностью 1 кВт. Экспериментальные характеристики показали высокие значения КИЭВ (>32%), вертикальный ветрогенератор самозапускается при скоростях ветра 2-2.

3 м/с. Использование специальных лопастей аэродинамического профиля, используемого в авиации, позволяет достигнуть номинальной частоты вращения 200 об/мин при скорости ветра 11 м/с. Отличительными особенностями данного ветрогенератора является простая конструкция и быстрый монтаж/демонтаж лопастей, что позволяет при возникновении штормовых предупреждений дополнительно обезопасить свою систему, демонтировав лопасти.


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.

Вертикальные ветрогенераторы для загородного дома

Использование энергии ветра при помощи ветрогенераторов с вертикальной осью вращения является прекрасным способом обеспечения электроэнергией загородных и сельских домов, дачных и садовых домиков, фермерских хозяйств, не имеющих подключения к централизованным сетям. Таким способом также можно электрифицировать объекты, имеющие нестабильное по напряжению и частоте, или часто отключаемое электричество.

Ветрогенераторы, за счёт вращения лопастей, преобразуют энергию ветра в электрический ток. C увеличением скорости ветра, увеличивается и выработка электроэнергии. Как правило, ветряные установки производят большее количество электроэнергии в зимнее время. Потому они могут прекрасно дополнять собой солнечные батареи в те месяцы, когда коротка продолжительность светового дня. Ветряные генераторы могут быть легко интегрированы в системы солнечного электроснабжения, или использоваться как единственный источник энергии. Это хороший способ получения электричества, при наличии достаточной скорости ветра.

Вертикальные ветряные генераторы обладают великолепными характеристиками и по ряду параметров выгодно отличаются от горизонтальных. Они способны вырабатывать энергию при слабом и ураганном ветрах, чрезвычайно живучи, не боятся обильных снегопадов и ледяных дождей, снабжены минимумом электроники. Характеризуются низким уровнем шума в процессе работы.

Ветрогенераторы российского производства обладают большим сроком службы (не менее 15 лет), и не требуют обслуживания в течение первых трёх лет эксплуатации. По началу рекомендуется лишь периодический профилактический осмотр.

Зарядовая мощность отдельно стоящих ветроустановок составляет от 500 Вт до 5 кВт, при ветре 10 м/сек. Накопление энергии происходит в аккумуляторной батарее (АКБ). При помощи использования инвертора, являющегося составной частью системы и подключенного к АКБ, пользователь имеет возможность обеспечить качественным электропитанием разнообразные бытовые приборы, в том числе освещение, в течение расчётного времени.

При необходимости, можно увеличить мощность и ежедневную стабильность вырабатывания электроэнергии, установив дополнительно солнечные батареи. На самом деле, мы всегда рекомендуем сочетать ветрогенераторы с солнечными батареями, даже если вам кажется, что в вашей округе дуют относительно сильные и стабильные ветра. Наиболее ощутимы преимущества солнечных батарей в районах, где ветра достаточной силы могут отсутствовать по многу дней. Это может привести к полному разряду системы аккумуляторных батарей за эти несколько дней и оставить вас без электричества. В то же время, светлое время суток наступает неизбежно, а это означает и неизбежное начало работы установленных солнечных ФЭ модулей!

Максимальная мощность одновременно подключаемых приборов определяется мощностью инвертора напряжения. При достаточном количестве получаемой ежедневно электроэнергии от ветрогенератора (или ветро-солнечной системы), такие приборы как холодильник, охранная сигнализация или видеокамеры, могут эксплуатироваться в круглосуточном режиме.

При грамотном использовании электропотребителей, точном и сбалансированном подборе компонентов системы электроснабжения, можно полностью обеспечить потребности загородного или деревенского дома, фермерского хозяйства или небольшого производства.

Ветрогенераторы в нашем каталоге:


Наименование Мощность (Вт) Номинальное напряжение АКБ (В) Начало заряда АКБ при скорости ветра (м/с) Цена, руб
ОМ-500-12 500 12 1,5 90 000
ОМ-1000-12 1000 12 1,5 109 500
ОМ-1500-12 1500 12 1,7 127 700
ОМ-2000-24 2000 24 2 159 000
ОМ-3000-24 3000 24 2,2 249 000
ОМ-5000-24 5000 24 2,5 298 500

Ветрогенераторы делают жизнь немцев невыносимой (репортаж из Германии)

Обзор вертикальных ветрогенераторов

     Мы являемся свидетелями развития науки и техники, возникновения сверхэффективных технологий и в то же время в области энергетики мы можем наблюдать парадоксальную тенденцию возвращения к древнейшей технологии использования ветряной энергии. Её использовали в Китае и на Среднем Востоке более 10 веков назад.

     Этому парадоксу есть объяснение. В начале 21 века общество остро столкнулось с проблемой ограниченности ископаемых энергоресурсов. Сегодня происходит замена технических инструментов традиционной энергетики, губительно влияющей на окружающую среду, на возобновляемые экологически чистые источники энергии, в том числе ветровые. 

 

     Несмотря на то, что ветка первенства сегодня принадлежит горизонтальным ветрогенераторам, популярность вертикальных ветрогенераторов стремительно растёт. Это объясняется, в том числе тем, что учёные теоретически и экспериментально доказали, что вертикальные ВЭУ в состоянии догнать по эффективности горизонтальные.  

     Ретроспектива вертикальных ВЭУ 

     Вертикальные ветряки человечество использует уже очень давно. Первые документальные упоминания о вертикальных ВЭУ датированы приблизительно 500-900 годами до нашей эры. В документах описан персидский механизм. Его применяли для добычи подъема воды и помола зерна. Со временем такой ветряк получи название «panemone», т.е. вращается при любом направлении ветра.

 

Первый ветряной двигатель с вертикальной осью вращения

     Вертикальные ветряки использовались и в Китае. Его, кстати, часто упоминают, как родину вертикальных ветряков. Бытует мнение, что ветряную мельницу изобрели именно в Китае более 2000 лет назад. Но самое раннее упоминание о ней датированы 1219 годом нашей эры. Это была ветряная установка с карусельным ротором. В нём использовался принцип давления ветра, с плоскими парусными лопастями. При движении в направление ветра они разворачивались перпендикулярно потоку воздушной массы, а при движении навстречу ветру – параллельно ему.

     В 9 веке н.э. в Персии в городе Нех функционировало 75 ветряных мельниц.Они были построены на возвышенности, расположенной перпендикулярно к направлению преобладающего северного ветра, действующего в этой местности в течение 4 месяцев в году со скоростью 28-47 м/с. Ветряной двигатель персидских мельниц представлял собой вертикально-осевой карусельный ротор с 8 плоскими лопастями из тростника высотой 5,5 м и диаметром 4,3 м. При скорости ветра 30 м/с его мощность составляла около 16 кВт. 

 
Персидская ветряная мельница с вертикально-осевым карусельным ротором

     Чтобы повысить эффективность перед лопастями, движущимися навстречу ветру, был установлен экран. Он снижал тормозящий момент ротора, закрывая лопасти от ветра.  50 таких ветряных мельниц были в рабочем состоянии в 1963 году и, вероятно, эксплуатируются и сегодня. Стоит отметить, что схема изобретенного более 1000 лет назад вертикально-осевого карусельного ротора с плоскими и чашечными лопастями и сегодня применяется практически без изменений. 


Вертикально-осевая ветроэлектрическая установка Д. Блиса с карусельным ротором

      В наше время успешно используются ветрогенераторы с вертикальной осью вращения, получившие патент на конструкцию начиная с 3-го десятилетия ХХ века 


     а) Ротор Савинуса. Изобретён в 1922 году финским инженером Сигурдом Йоханнесом Савониусом.
     б) Ротор Даррье. Изобретён французским авиаконструктором Жоржем Даррье в 1931 году.
     в) Ротор Масгрова. Изобретён английским доктором Масгров из Ридингского университета в 1975 году.
     г) Ротор «Виндсайт». Изобретён финном Йутсиниеми в 1979 году.
     д) Геликоидная турбина Горлова. Изобретена профессором Северо-Восточного Университета Бостона (США) Александром Горловым в 2001 году. Турбину с небольшими отличиями повторяют турбины ветряных электроустановок “Tvister”, “Turby”, “Quitrevolution” и др.

      Принцип работы

      В современных ветряных электроустановках энергия преобразуется в 2 этапа:
       1. Кинетическая энергия ветра преобразуется в механическую.
       2. Механическая энергия преобразуется в электрическую.

     Чтобы энергия ветра превращалась в механическую используют аэромеханические устройства или ветродвигатели. За границей их называют ветряными турбинами. Ветряной двигатель берёт у движущегося с определённой скоростью воздушного потока часть его кинетической энергии. Величина кинетической энергии зависит от принципа работы установки, габаритов движущейся части и режима работы.

     Есть 2 основных способа отбора мощности ветра. На них базируется работа современных ветряных двигателей.
Первый способ использует феномен подъемной силы крыла, которое имеет соответствующий аэродинамический профиль и находящегося в движущем потоке воздуха. Проще говоря – это ветродвигатели подъёмной силы.
Второй способ базируется на дифференциальном (неодинаковом) лобовом сопротивлении твердого тела асимметричной формы, при его различной ориентации относительно направления ветра. Это ветродвигатели дифференциального лобового сопротивления.
Есть конструкции, сочетающие оба способа в разном процентном соотношении.

     Чтобы проводить сравнительную оценку технических решений, в ветровой энергетике выработаны критерии, которые характеризуют энергоэффективность конструкции и режим работы:
1. Коэффициент использования ветряной энергии – отношение механической мощности, которую развивают ветряные двигатели, к механической мощности воздушного потока, протекающиго через пространство, ометаемое рабочими поверхностями ветродвигателя. В зарубежной ветряной энергетике данный коэффициент обозначают Cp (СиПи фактор). Теоретики доказали, что для идеального ветряного двигателя, в котором не учитываются потери, величина СиПи фактора не может превышать 0,593. Это число называли лимитом Бетца. По определению является безразмерной.
2. Быстроходность ветродвигателя – это отношение линейной скорости самой удалённой оси вращения ветряного двигателя точки крыла (определяется радиусом ротора и его частотой вращения) к скорости ветра, принято обозначать символом U. Быстроходность по определению величина безразмерная. Считается, что ветряной двигатель тихоходный, если U<2, и быстроходный, если U=4.
Ветряные двигатели с вертикальной осью вращения «подъёмной силы» 

Работа конструкции подъемной силы крыла

      На рисунке  проиллюстрированы: устройство простейшего ортогонального ветряного двигателя, треугольники скоростей и силы, действующие на лопасть в зависимости от её положения относительно направления ветра. Где:
U – скорость ветра;
V – тангенциальная скорость перемещения лопасти;
W – суммарная («кажущаяся») скорость воздушного потока, взаимодействующего с лопастью;
– угол атаки;
Т – сила, которая создаёт крутящий момент;
N – сила, приложенная к траверсе, соединяющей лопасть с валом установки;
L – подъёмная сила лопасти;
D – сила лобового сопротивления лопасти.

     Ветряной двигатель такой конструкции имеет пульсирующий крутящий момент и для ввода при некотором значении быстроходности в режиме авторотации чаще всего требует раскрутки внешним двигателем.
Увеличение количества лопастей до 3-х и их закрутке вокруг оси ротора (геликоидный ротор), СиПи фактор увеличивает от 0,3 до 0,4. Крутящий момент становится постоянным независимо от положения лопастей относительно направления ветра, достаточно регулярно наблюдается самозапуск на холодном ходу при скоростях ветра 3 метра за секунду и выше. Оптимальный режим работы данных ветряных двигателей (максимальное значение Cp) достигается при значении от 4 до 5 единиц. Увеличение количества лопастей ротора больше 5, как правило, снижает быстроходность и уменьшает Cp. 

Многообразие конструкций современных вертикальных ветродвигателей, использующих для создания крутящего момента подъёмную силу крыла

     Отметим, что вращение турбин приведенных конструкций наблюдается при любом направлении ветра. Т.е. необходимость в устройствах ориентации и дополнительных трансмиссиях, снижающих уровень надежности,полностью отпадает. Это одно из основных преимуществ установок такого типа при сравнении с ветряными электроустановками с горизонтальной осью вращения.
Продолжают появляться новые схемы ветряных электроустановок с горизонтальной осью вращения, в том числе установка с «качающимся крылом», в котором углы атаки крыльев в зависимости от направления ветра изменяются при помощи несложной кинематики. Принцип действия проиллюстрирован на рисунке ниже. Наличие вспомогательных механизмов, с дополнительными потерями на трение, которые к тому же требуют периодического осмотра и ремонта, нейтрализует эффект, получаемый от оптимизации углов атаки крыльев, расположенных в набегающем воздушном потоке. Такие установки производят небольшими сериями. 

Пример конструкции ветряной турбины с вертикальной осью вращения с наведением на ветер

     Ветряные двигатели с вертикальной осью вращения «дифференциального лобового сопротивления»

     Первые ветряные двигатели с вертикальной осью вращения работали, используя данный принцип. Он заключается в том, что твердое тело асимметричной формы (пример, полусфера) при различной ориентации в потоке воздуха (жидкости), имеющего постоянную скорость V, взаимодействуют с потоком с различными усилиями FЛС1 и FЛС2, соответственно. Давление ветра на полусферу, ориентированную к нему вогнутой частью, более чем в 4 раза превышает давление на ту же полусферу, ориентированную к ветру выпуклой частью. При этом площадь сечения тел одинакова. Если полусферы закрепитель на траверсе с 2-х сторон симметрично относительно оси вращения, то при взаимодействии с движущейся воздушной массой появляется крутящий момент, и устройство будет вращаться с некоторой частотой w. 

 
Принцип работы ветряного двигателя «дифференциального лобового сопротивления»

     Величина крутящего момента зависит от разницы усилий, воздействующего тела, расположенные по разные стороны от оси вращения, а эти усилия определяются скоростью ветра, размерами тел (площадью лобового сечения) и коэффициентом лобового сопротивления.
Среди ветряных двигателей, действующих по принципу дифференциального лобового сопротивления, наиболее известны ротор Савониуса и его модификация – ротор Виндсайт. Машины просто устроены, работают даже в условиях очень низких скоростях ветра, но обладают невысоким Cp. Максимальное значение СиПи фактора для ротора Савониуса, приведенное в источниках, равно 0,25. Номинальная быстроходность этих турбин, как правило, меньше единицы, и у них относительно высокий пусковой момент. 

Разнообразие конструкций ветряных двигателей дифференциального лобового сопротивления 

     Комбинированные ветряные двигатели с вертикальной осью вращения

     Выше описанные две основные группы вертикальных ветряных двигателей, которые выпускаются серийно. Но кроме них есть установки, совмещающие в себе оба принципа действия. 

     В установках, изображённых на рисунках а), б) и г), в зависимости от положения каждой лопасти относительно направления ветра проявляются или эффект подъёмной силы, или эффект дифференциального аэродинамического сопротивления. В установке, показанной на рисунке в), ротор Савониуса используется для раскрутки ротора Даррье до необходимой быстроходности.

 
а) – ветряная электроустановка, построенная марокканскими студентами в 1995 году;
б) — ветряная электроустановка, серийно выпускаемые китайскими производителями в 2010 году
 

     В устройствах, показанных на рисунке выше, система ориентации на ветер постоянно обеспечивает максимальное лобовое сопротивление лопасти, движущейся по ветру, и минимальное лобовое сопротивление лопасти, движущейся против ветра. В промежуточных положениях работает подъёмная сила крыла. Для правильной ориентации лопастей они связаны между собой либо трансмиссией с зубчатым ремнём, либо трансмиссией с зубчатыми колёсами. Устройство с трансмиссией, использующей конические зубчатые колёса, было реализовано в 1995 году (рисунок а). Позже в 2000 году детальному исследованию в аэродинамической трубе была подвержена масштабная модель аналогичного по принципу действия двухлопастного устройства. Результаты исследования показали, что СиПи фактор системы не превышает 0,2. После этого опыты с данной конструкцией прекратили. Однако китайские производители ветрогенераторов (рисунок б) в настоящее время выпускают аналогичные установки мощностью 3,5-10 кВт при скоростях ветра 9,10 или 10 м/с, соответственно. 

     Энергохарактеристики

    Основные свойства ветряных двигателей полностью описывает зависимость Cp = f (1). Её называют главной энергетической характеристикой ветряного двигателя. На рисунке _ приведены главные энергетические характеристики ряда распространенных ветряных двигателей.
Ветроэнергетики хорошо знают, что Сp£0,593, что было теоретически доказано российскими учеными (Сабинин и др.) ещё в 1914 году, но за границей доказательство было опубликовано в 1924 году немецким физиком Бетцем, и поэтому величина 0,593 называется «предел Бетца». 

Главные энергохарактерстики наиболее распространённых ветряных двигателей 

      Рисунок выше очень хорошо показывает, что вертикальных ветряных турбин, которые используют подъёмную силу крыла, имеют Cp по величине, очень близкий к показателю быстроходных малолопастных ветроколёс с горизонтальной осью вращения. Это обстоятельство наряду с относительной конструкции и отсутствием необходимости наведения на ветер, является причиной современного возрождения интереса к вертикальным ветряным двигателям. 


Пример представления технических характеристик на сайте производителя (Китай)

      Не менее важной характеристикой вертикального ветродвигателя (и горизонтального), является кривая развиваемой мощности, представляющая собой зависимость выходной электрической мощности установки от скорости ветра. Серьёзные производители ветрогенераторов обязательно приводят такую кривую в технических характеристиках своей продукции, так как говорить о мощности установки в отрыве от скорости ветра не имеет смысла. При наличии статистики по частотам повторяемости скорости ветра для интересующей нас местности кривая развиваемой мощности позволяет произвести довольно точный расчёт выработки электрической энергии. 

Примеры кривых выходной мощности двух вертикальных ветряных энергоустановок 

     Тенденции развития вертикальных ветрогенераторов 

     Современная волна интереса к вертикальным ветряным энергоустановкам объясняется следующими причинами:
1. Практически исчерпаны концептуальные и технические резервы развития горизонтальных ветрогенераторов. При современном развитии технологий уже невозможно строить более крупные установки.
2. Относительно высокие энергетические характеристики отдельных вертикальных ветряных энергоустановок при значительно простой конструкции, которая не требует в большинстве случаев наведения на ветер.
3. Относительно низкий уровень шумов и вибраций.

     Отметим некоторые тенденции в области проектирования, производства и эксплуатации вертикальных ветрогенераторов. Широко используется компьютерное моделирование. Успехи в развитии современных математических методов и программных средств, дают возможность производить достаточно точные проектные расчёты при наличии существенно турбулентных процессов, имеющих место при работе ветряных электроустановок данного типа. На рисунке ниже приведены характерные формы представления результатов применения программных средств, реализующих метод конечных элементов для расчёта поля скоростей воздушного потока, проходящего через сечение ротора вертикальной ветроустановки. Именно благодаря компьютерному моделированию рассматриваемая область ветряной энергетики получила мощный толчок развития. 


 Типичное представление результатов аэродинамического расчёта методом конечных элементов 

     Постоянное совершенствование конструкций вертикальных ветряных электроустановок и использование новых конфигураций лопастей в области вертикальных ветряных электроустановок спровоцировало тенденцию введения механизации крыла. В случае, если в установке применяется прямое крыло, имеется возможность реализовать комбинацию Савониус-Даррье для работы в различных режимах: 


 Вариант механизации крыла вертикальных ветряных электроустановок

      Разделение ветряных электроустановок с вертикальной осью вращения на 2 группы по соотношению высоты ротора к диаметру. Анализ существующих конструкций вертикальных ветрогенераторов показывает, что с увеличением установленной мощности наблюдается тенденция к увеличению диаметра ротора при одновременном снижении частоты его вращения. Чем больше размеры ротора, тем сложнее осуществить его аэродинамическую симметрию и балансировку, что на высоких частотах вращения чревато возникновением значительных вибраций, которые могут привести к разрушению конструкции. На рисунке 17 приведены наиболее часто встречающиеся пропорции вертикальные ветряные электроустановки, в сравнении с горизонтальными установками. 

 Пропорции вертикальных ветряных электроустановок

      Строительство оффшорных ветропарков на базе вертикальных ветрогенераторов. Важнейшей тенденцией наблюдаемой в современной ветроэнергетике, является строительство ветряных парков на континентальном шельфе. Строительство ветропарка вообще выгоднее, чем строительство отдельной ветряной электростанции. Оффшорные парки позволяют решить более широкий круг проблем, в частности требования по шумам и вибрациям сводятся до минимума, а стробоскопический эффект вообще не учитывается. Плюс к тому в береговой зоне, как правило, наблюдаются устойчивые ветры с достаточными скоростями. До недавнего времени в оффшорных ветряных парках применялись исключительно горизонтальные ВЭУ. Недавно в Интернете опубликована информация о предстоящем строительстве объекта установленной мощностью 10 МВт на базе вертикальных ветрогенераторов.
Мощное ускорение китайских производителей. Ещё 3-4 года назад найти рекламу китайского предприятия по производству ВЭУ в Интернете было практически невозможно. Сегодня на первых 30 страницах поиска по теме вертикальных ветрогенераторов среди китайских производителей иногда проскакивают американские и европейские.
Характерная черта китайской ветряной энергетики – это, то, что в производство запускается любое устройство, способное производить электроэнергию из ветряной энергии независимо от принципа действия и величины Cp. Цены на китайскую продукцию значительно ниже, но и качество пока оставляет желать лучшего. Однако всем нам известен объективный закон перехода количества в качество, согласно которому в ближайшие годы следует ожидать появления нового мирового лидера в области ветряной энергетики. Как упоминалось выше, уже сегодня Китай вышел на втрое место в мире по установленной мощности ветрогенераторов.
Научно-исследовательская лаборатория технологий энергетики возобновляемых источников Международного института компьютерных технологий (г. Воронеж) и Воронежский государственный технический университет в течении ряда лет проводят исследования в области вертикальных ветряных электроустановок. Учёные произвели продувки масштабных моделей роторов. В результате проведённых исследований была разработана перспективная конструкция вертикального ветрогенератора. Демонстрационный масштабный образец сейчас находится на стадии изготовления. 


Разновидности исследованных моделей роторов 

     Рабочая установка имеет оригинальную конструкцию лопасти из композитного материала, магнитный подвес ротора и многополюсный генератор прямого привода с возбуждением от постоянных магнитов. Преобразование энергии осуществляется по следующей схеме:

      Ветряная турбина → синхронный генератор → регулируемый выпрямитель → буферный накопитель энергии →инвертор → потребители/сеть

     Данная схема сегодня считается самой перспективной.


     Приемлемый коэффициент полезного действия устройства обеспечен регулировкой нагрузки в зависимости от скорости ветра/крутящего момента и использованием пассивного магнитного подвеса. Рисунок ниже иллюстрирует полуфабрикаты лопастей модели ротора и 3Д-проекцию демонстрационного макета. 

 Перспективная схема конструкции вертикального ветрогенератора
а) – заготовка лопасти
б) – модель вертикального ветрогенератора в работе
в) – демонстрационный образец мощностью 1,5 кВт

      Для дальнейшего увеличения мощности вертикальных ветряных электроустановок потребуется или специальные генератор, или же мультипликаторы.

      Сегодня в приоритете в развитии энерготехнологий нетрадиционная экологичная энергетика, которая использует возобновляемые источники энергии, в том числе и ветроэнергетика.

     Вертикальные ветрогенераторы можно отнести к новым направлениям ветроэнергетики, поскольку их развитие начинается с 1970-х годов. Горизонтальные ветряные электроустановки имеют многовековую историю. Это также объясняет высокий технический уровень горизонтальных ветрогенераторов.

     Период развития вертикальных ВЭУ составляет около 50 лет. За это время учёные провели огромный объём теоретических основополагающих исследований принципиально новых вопросов аэродинамики, прочности и динамики ротора Дарье, инженерных работ, решающих конструктивные проблемы, которые связаны с повышенной массивностью, инерционностью и циклической нагрузкой вращающихся узлов. Благодаря проделанной работы учёные получили опыт разработки, отработки и использования, вертикальных ветрогенераторов, и что очень важно эффективность и надёжность вертикальных ВЭУ догоняет уровень горизонтальных ВЭУ.

     В настоящее время вертикальные роторы Савониуса и Даррье различных модификаций используют лишь в небольших ветряных электроустановках.

    Часть вертикальных ветрогенераторов на мировом рынке составляет 35%. Это установки мощностью до 50 кВт. Вертикальных ветрогенераторов мощностью более 100 кВт на рынке практически нет.

ИИК Альтэнерго | Ветрогенераторы

Вертикальные ветрогенераторы (с вертикальной осью вращения) бесшумные, инерционные, оптимально адаптированные к погодным условиям Украины. На сегодняшний день вертикальные ветрогенераторы являются одной из самых эффективных разработок.

Основными преимуществами вертикальных ветрогенераторов является простота монтажа, доступность во время эксплуатации и круглогодичная работа без снижения производительности в осенне — зимний период. Они не зависят от направления ветра и их можно устанавливать прямо на уровне земли, что значительно сокращает расходы.

Преимущество ветроэлектростанций в том, что они занимают меньшую площадь, чем солнечные электростанции. Так, для ВЭС мощностью 1 МВт понадобится всего 30-50 соток земли, тогда как для СЭС аналогичной мощности – около двух гектаров. ВЭС могут быть максимально приближены к точкам подключения: ВЭС более 20 МВт может находиться в 700 м от населенных пунктов, бытовая 150 кВт – всего в 40 метрах (согласно ДСТУ). Ветрогенераторы, в отличие от СЭС, разрешено размещать на землях сельскохозяйственного назначения (имеется процедура выделения участка). Поэтому рождается новая группа производителей энергии из возобновляемых источников – фермеры, аграрии.

Эти новации делают проекты по строительству и вводу в эксплуатацию ВЭС  до 5 МВт, для продаж по «зеленому» тарифу, привлекательными для инвесторов.

Энергия ветра

Ветер образуется в результате гигантских конвекционных потоков в атмосфере Земли, движущихся тепловой энергией от Солнца. Это означает, что кинетическая энергия ветра является возобновляемым энергетическим ресурсом — пока Солнце существует, ветер тоже будет существовать.

Ветровые турбины используют ветер для непосредственного управления турбинами. Они имеют огромные лопасти, установленные на высокой мачте. Лопасти соединены с «гондолой», или корпусом, который содержит шестерни, связанные с генератором. Когда ветер дует, он передает часть своей кинетической энергии лопастям, которые вращаются и двигают генератор. Несколько ветрогенераторов могут быть сгруппированы в ветреных местах для формирования ветровых электростанций.

Преимущества

  • Ветер — это возобновляемый энергетический ресурс, и расходы на топливо отсутствуют.
  • Вредных загрязняющих газов не производится.
  • Возможность размещения в труднодоступных местах.
  • Требуют малой площади и вписываются в любой ландшафт.
  • Получение бесплатной электроэнергии в долгосрочной перспективе, отсутствие затрат на топливо и его доставку.
  • Автономность — независимость от состояния и работы внешних электрических сетей.

Недостатки

  • Количество произведенной электроэнергии зависит от силы ветра.

Типовой состав системы энергообеспечения на базе ветрогенератора

  • Ветроэлектрическая установка (ветрогенератор, ВЭУ) — вырабатывает «грубую» электроэнергию с нестабильными параметрами, зависящими от скорости ветра.
  • Мачта — служит для установки ВЭУ на такой высоте, где ветровой поток не затеняется препятствиями и имеет достаточную скорость.
  • Аккумуляторная батарея (АКБ) — является буфером, согласующим графики выработки и потребления энергии.
  • Контроллер заряда АКБ — защищает АКБ от перезаряда, ограничивая зарядный ток и напряжение.
  • Инвертор — преобразует постоянное напряжение в переменное ~220В.
  • Зарядное устройство — при необходимости заряжает АКБ от внешней сети ~220В.
  • Сетевая автоматика — следит за состоянием сети и, по заданному алгоритму, подключает нагрузку к сети либо к инвертору.

Комбинация солнечной и ветровой генерации

Комбинировать солнечные и ветровые электростанции полезно. Уже просто по той причине, что ветровые электростанции, в отличие от солнечных, работают ночью. Да и сезонные колебания снижаются. Во многих регионах солнечные электростанции зимой вырабатывают гораздо меньше, чем летом, а ветровые, наоборот, более продуктивно функционируют зимой. То есть комбинация позволяет сглаживать суточные и сезонные колебания, повысить надёжность системы и снизить потребность в системах накопления энергии и балансировочных мощностях для интеграции переменных ВИЭ.

Наша компания предоставляет полный спектр услуг по проектированию, установке и сервисной поддержке систем с альтернативными источниками энергии — ветрогенераторами, солнечными модулями, гелиосистемами, тепловыми насосами.

        

Многополюсность генератора говорит о его тихоходности, позволяя получить номинал на малых оборотах ветрогенератора и полностью отказаться от редукторов, коллекторных щеток и использовать метод магнитной левитации при его вращении. Наше крыло успешно прошло испытание по аэродинамике и показало лучший результат по страгиванию, а именно — уже при скорости ветра в 0,17 м/с происходит старт нашего ветрогенератора и устойчивая зарядка АКБ с 2м/с (в отличие от аналогов, которые стартуют при скорости ветра от 5 м/с). Благодаря новой форме крыла и снижению его веса мы добились снижения скорости ветра для достижения номинальной мощности ветрогенератора с 5 м/с до 3 м/с. Собираются ветрогенераторы различной мощности от 250 Вт до 32 кВт

Характеристики вертикальных ветрогенераторов

Ветрогенератор/СпецификацияVE-microVE-miniVE-1VE-1.5VE-2VE-3
Номинальная мощность, кВт0.250.511,523
Максимальная мощность, кВт0.751.534,559
Пусковая скорость ветра, м/с0.30.30,40,70,80,9
Скорость ветра для устойчивой зарядки АКБ, м/с2222,52,52,5
Скорость ветра для номинальной мощности, м/с888888
Диаметр ветроколеса, м11. 32344,8
Высота крыла, м234445
Вес ветроколеса, кг204580170250360
Кол-во крыльев, шт335555
Стоимость, $73513652730409552507875

Номинальная количество вырабатываемой электроэнергии следующая:

ПродукцияКол-во энергии за час, кВтКоличество энергии за месяц, кВтКол-во энергии за год, кВт
VE-33216025920
VE-22144017280
VE-1. 51.5108012960
VE-117208640
VE-mini0.53604320
VE-micro0.251802160

Преимущества вертикальных ветрогенераторов над традиционными

    • Применение инновационных бесшумных и безвибрационных технологий
    • Применения высокоэффективных методов получения и преобразования энергии ветра в электрическую
    • Оптимальный профиль лопасти ветроколеса позволяет достичь КПД крыла близкий к идеальному, независимо от направления ветра (независимое «наведение» на направление ветра)
    • Ветрогенератор вертикального исполнения не требует регламентного обслуживания и ремонта. Конструкция не содержит деталей с трущимися поверхностями за исключением упорного подшипника ветрокрыла, имеющего трехсоткратный запас прочности
    • Высоко устойчивый к сильному ветру, достаточно устойчив, чтобы выдержать ураганный ветер
    • Контроллерно-преобразующая система позволяет заряжать аккумуляторную батарею при самых малых оборотах генератора. Это обеспечивает возможность потребления ранее выработанной энергии в период безветрия
    • Требует минимум пространства для размещения, абсолютно безвреден ввиду отсутствия излучения, вибрации и шумовой нагрузки
    • Возможность установки без ущерба ландшафтным видам, безопасный для птиц дизайн
    • Быстрая установка и обслуживание
    • Главным преимуществом ВЭУ является ее независимость от магистральных энергетических сетей, автономность производства и потребления электроэнергии. Относительная простота устройства, универсальность оборудования, доступность транспортировки и монтажа позволяют возводить ветроэнергетические станции в самых недоступных, отдаленных от энергоснабжения районах.

Купить ветрогенератор в Днепре

Горизонтальные ветрогенераторы

Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения, имеет две или три лопасти, установленные на вершине мачты — наиболее распространенный тип ветроустановок ВЭУ. Современные горизонтальные ветрогенераторы представляют собой установку, которая служит для переработки кинетической энергии ветра в механическую энергию с помощью лопастей, а потом в электрическую при помощи электрического генератора. Ветрогенераторы могут использоваться как для промышленного производства электроэнергии, так и для бытового. Ветрогенераторы промышленного назначения имеют достаточно большую мощность, а в одном таком ветропарке могут устанавливаться до нескольких сотен ветряков. Для бытового использования, как правило, устанавливается один ветрогенератор, подключенный к системе домашнего электроснабжения, которая включает в себя также накопительные аккумуляторы.

Основные характеристики ветрогенератора

Ветрогенератор СВ-4.4/400

Ветрогенератор СВ-6.7/1000

Диаметр ветротурбины: 4,4 м

Ометаемая площадь: 15.2 м2

Выработка энергии за месяц: 250-500 кВт·Ч

Стартовая скорость ветра: 2-3 м/с

Расчетная скорость ветра: 8 м/с

Макс. скорость ветра: 40-50 м/с

Номинальная частота вращения: 230 об/мин

Напряжение генератора: 48 В

Номинальная мощность (при 8 м/с): 1600 Вт

Рекомендуемая высота мачты: 17-23 м

Диаметр ветротурбины: 6. 7 м

Ометаемая площадь: 35.3 м2

Выработка энергии за месяц: 600-1200 кВт·Ч

Стартовая скорость ветра: 2-3 м/с

Расчетная скорость ветра: 8 м/с

Макс. скорость ветра: 40-50 м/с

Номинальная частота вращения: 145 об/мин

Напряжение генератора: 48 В

Номинальная мощность (при 8 м/с): 4000 Вт

Рекомендуемая высота мачты: 21-27 м

3 800 у.е.7 600 у.е.

 

Наши специалисты помогут Вам выбрать ветрогенератор, максимально соответствующий по своим техническим характеристикам Вашим потребностям, поставят и соберут его на Вашем объекте, а также предоставят Вам все необходимые консультации по работе ветряной установки. Монтаж оборудования может осуществляться как специалистами нашей компании, так и самостоятельно.

В случае монтажа Вашими специалистами наша компания готова предоставить услугу шефмонтажа и обеспечивает Вас техническим и информационным сопровождением.

Скорость ветра в Днепре по месяцам

Карта распределения ветра на территории Украины

Ветряная турбина с вертикальной осью

— обзор

2 Анализ концепции гусеничного транспортного средства

Другой тип VAWT, концепция аэродинамического профиля гусеничного транспортного средства, привлек значительное внимание двух исследователей. Одна из работ — это работа Пауэ и его сотрудников, краткое изложение которой дано в Powe (1977; и очень похоже в Powe и др. , 1974), в которой представлено приблизительное сравнение характеристик с пропеллером. Другой — это работа Лапина (1976), который также сообщает о параллельном исследовании концепции Мадараса с использованием ротора Флеттнера и проводит сравнение этих двух систем.

Лапин очень подробно представляет свой аэродинамический анализ, следуя основным принципам теории движения и лопаточных элементов теории винтового типа для аэродинамического типа и используя соотношение скоростей α = ω R / V ≡ скорость вращения ротора / скорость ветра в месте расположения ротора, соответствующем углу атаки для вращающегося ротора Флеттнера. Анализ выполняется для соотношений сторон 4, 6 и 9 с использованием оптимального угла атаки для максимального крутящего момента в каждом угловом положении, выбранном для расчета вокруг пути.Данные о крыле для C L и C D (включая индуцированное сопротивление) доступны и надежны для известных аэродинамических поверхностей, но данные для несущих винтов скудны и ненадежны в той степени, в которой они сопоставимы с данными для крыльев. Лапин использует то, что доступно, но подчеркивает, что необходимы дополнительные экспериментальные значения. Большинство расчетов относится к круговой дорожке, но очевидно, что прямая дорожка, перпендикулярная ветру, даст значительно большую производительность. Таким образом, плоский овал или трасса гоночной трассы лучше подходят для ветра преимущественно с одного направления, так как пропульсивный эффект сохраняется на своем максимальном значении на более длинной части круга.Подробно рассматривается потеря мощности из-за тандемных роторов, т. Е. Различия в производительности в положениях вверх по потоку и положениях после него. Анализ основан на теории тандемных приводных дисков, изложенной в Разделе II, B, но с этими взаимосвязями довольно сложно справиться напрямую. Однако описана вычислительная процедура, и процедура выполняется полуграфически. Данные о характеристиках приведены для этой потери мощности, а также для случая отсутствия потерь, т. Е. Предполагается, что смешивание между положениями по ветру и по ветру восстанавливает состояние набегающего потока.

Lapin учитывает дополнительные силы сопротивления из-за нестандартной системы, которые являются значительными. Это силы трения качения из-за (1) веса ротора, тележки и т. Д. И (2) поперечной силы. Использованы коэффициенты трения качения из техники грузовых вагонов. Поперечное усилие вычисляется с помощью выражений аэродинамической силы и, таким образом, изменяется в зависимости от положения. Максимальная поперечная сила важна для расчета структурных напряжений и опрокидывающего момента. Существует также сопротивление тележки, которое рассчитывается с коэффициентом сопротивления, равным аэродинамической эквивалентной площади плоской пластины, принимаемой как инвариантной с углом потока и интегрированной по контуру для изменения углового положения. Он приводит примеры общих коэффициентов мощности и потерь мощности для различных параметров системы. Лапин упоминает о невыгодном эффекте того, что гусеничная система должна работать при более низких скоростях ветра у земли из-за пограничного слоя, но специально не включает в свои данные какой-либо фактор для этого.

Powe (1977; Powe et al. , 1974) начинает с анализа импульса контрольного объема для гусеничной системы аэродинамического типа с учетом изменения скорости из-за влияния земли и указывает, что теоретически это турбина такого типа будет давать примерно на 19% больше мощности, чем турбина пропеллерного типа, при этом каждая установка имеет средний размах лопастей H на высоте H /2 над землей. Для систем, у которых средняя точка лопасти поднята выше этой минимальной высоты, концепция крыла гусеничного транспортного средства дает примерно на 26% больше мощности, чем соответствующий тип пропеллера.Это его основа для исследования этого типа WECS.

Анализ учитывает только плоскую овальную трассу (гоночная трасса), без учета мощности на поворотах. В двух статьях Powe (1977; Powe и др. , 1974) аэродинамический анализ минимален, и проблема значения интерференционного фактора a и фактического значения скорости потока диска не рассматривается. обсуждали. Были исследованы несколько профилей из серии NACA, при этом для подробных расчетов был выбран широко распространенный тип 0012 с поправками на конечное удлинение.Сопротивления системы подразделяются на два сопротивления качению из-за вертикальных и горизонтальных сил на пути, сопротивление из-за кривизны пути и аэродинамическое сопротивление. Простое выражение для сопротивления качению было взято из железнодорожной литературы в терминах веса, при этом вес был взят для включения аэродинамических сил подъемной силы и сопротивления, которые создают момент, вызывающий вертикальную силу, действующую на путь. Аэродинамическое сопротивление вагонов было разбито на значение для ведущего вагона, как у обтекаемого локомотива, с остальным значением для обтекаемых железнодорожных вагонов, и третье значение для не модернизированных вагонов, используемых для поворотов.

Был рассмотрен шаг профилей, при оценке которых вертикальные оси соседних профилей были разнесены на одну хорду. Это было основано на рассмотрении минимального расстояния для минимизации площади приземления и длины пути, а также на том факте, что оси аэродинамического профиля должны находиться по крайней мере на расстоянии одной хорды для вращения в поворотах. Эффект неполного восстановления был учтен в одном конкретном расчете, приняв значение скорости ветра с подветренной стороны как 75% от значений скорости набегающего потока.Влияние изменения скорости и направления ветра на определение фактического выхода энергии за определенный период времени было оценено с использованием данных с базы ВВС в Монтане, поскольку подробные значения были доступны за 25-летний период.

Компьютерная программа была составлена ​​с использованием системных параметров геометрии и веса, характеристик профиля и спектра ветра в качестве входных данных. Выходная мощность дана в общем выражении в виде энергии в месяц и в виде энергии в месяц на единицу площади, с площадью как в виде общей рабочей площади, включая витки, так и в виде единицы площади лопасти.Четвертый выходной показатель — это энергия в месяц на единицу веса системы. Другие рассчитанные, но не указанные выходные данные — это скорости каретки, углы атаки и т. Д., Относящиеся к анализу характеристик компонентов и условий эксплуатации.

Производительность этих систем гусеничных транспортных средств, как Lapin, так и Powe et al. будет рассмотрен позже.

Ветроэнергетика: ветряки с вертикальной осью лучше?

Интерес к возобновляемым источникам энергии во всем мире привел к появлению целого ряда новых конструкций ветряных турбин.Некоторые из самых последних моделей на рынке представляют собой ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT), которые, по утверждению производителей, являются тихими, эффективными, экономичными и идеальными для производства энергии в жилищном секторе, особенно в городских условиях.

Мы попросили Мика Сагрилло, ветерана ветроэнергетики в жилищном секторе, ответить на наши вопросы об этой технологии и ее будущем в сфере альтернативной энергетики.

На самом деле существует два разных дизайна. Один из них называется ротором Савониуса, который, по сути, если вы возьмете бочку емкостью 55 галлонов и разрежете ее пополам, затем сместите две половинки и поместите их на вращающийся вал, вы получите ротор Савониуса.Это похоже на анемометр. Многие из того, что мы видим сегодня, — это роторы Савониуса. Они очень грубые, низкотехнологичные и неэффективные. Мы говорим о чем-то, что работает, скажем, в диапазоне эффективности от 5 до 10 процентов. Люди смогли настроить коэффициент эффективности — в идеале он может достигать 15 процентов.

Еще есть модель Дарье — типа, напоминающего взбивалку для яиц. По сути, у вас есть два вертикально ориентированных лезвия, вращающихся вокруг вертикального вала. Но в моделях Дарье используется аэродинамическая конструкция. Профиль ветряной турбины работает так же, как крыло самолета. Профиль имеет плоскую сторону и изогнутую сторону. В результате прохождения воздуха через две стороны возникает сила, известная как «подъем». Когда самолет ускоряется по взлетно-посадочной полосе, воздух проходит по обеим сторонам крыльев аэродинамического профиля, подъемная сила буквально поднимает самолет в воздух. Это будет продолжаться до тех пор, пока над аэродинамическим профилем будет поступательное движение для создания необходимой подъемной силы.

Ветряная турбина использует тот же принцип, но вместо того, чтобы взлетать и удаляться, аэродинамические поверхности прикреплены к ступице, которая, в свою очередь, прикреплена к валу генератора.Воздух, проходящий над аэродинамическими профилями (лопастями ветряных турбин), преобразуется во вращательный момент, который раскручивает генератор.

На роторе Дарье, поскольку крылья такие же, как у ветряных турбин с горизонтальной осью, они будут работать с той же эффективностью. Однако разница возникает из-за того, что рабочая область турбины с горизонтальной осью всегда обращена к ветру. Но для ветряной турбины с вертикальной осью рабочая область представляет собой цилиндр, перпендикулярный воздушному потоку. Таким образом, часть «рабочей области» работает, в то время как часть просто обдувается, а не под оптимальным углом для создания подъемной силы.Это приводит к тому, что ротор ветряной турбины с вертикальной осью является менее эффективным, чем ротор с горизонтальной осью.

Все, что имеет аэродинамический профиль, в идеале может иметь КПД 59,3%. На самом деле турбина с горизонтальной осью работает где-то около 35 процентов. Турбина с вертикальной осью ниже, может быть, достигает 30 процентов, что звучит не так много, но другие факторы, такие как повышенное обслуживание и меньшее производство энергии, добавляют к разнице.

Производители ветряных турбин с вертикальной осью заявляют, что их износ меньше, потому что им не нужно активно ориентироваться в направлении ветра. Это на самом деле неправда; это как раз наоборот. Существует множество претензий относительно того факта, что турбина с вертикальной осью может принимать ветер с любого направления, ну и горизонтальные турбины тоже. На самом деле VAWT вызывает больше износа. У меня на конце резинки есть резиновый шарик. Когда я медленно вращаю его, он образует круг, а если я быстро вращаю его, резинка растягивается и образует больший круг. Это центробежная сила. Итак, на все, что вращается и имеет массу, действуют центробежные силы.

Самое интересное в турбинах с горизонтальной осью — и это просто случайность физики — связано с тем, как профиль разработан для горизонтального положения. Наибольшая нагрузка на него приходится на основание лезвия рядом со ступицей, которое является самой прочной частью лезвия. По вертикали, если это форма взбивания яиц (своего рода овал), наибольшие силы действуют в центре, а не на концах, к которым он прикреплен. Если вы сделаете лезвие прямым, оно распределяет усилие более равномерно, что недавно изменилось в дизайне, но есть некоторые внутренние проблемы с вертикальной осью и центробежными силами, которые действительно невозможно преодолеть. Это просто характер дизайна.

Так что на самом деле VAWT больше изнашивается. Они преодолевают это за счет улучшения дизайна. Вот почему сегодня в Соединенных Штатах вы не видите коммерчески выгодных турбин с вертикальной осью. Производители должны использовать больше материалов, а значит, больше рабочей силы. Это также означает, что вертикальная техника весит больше. У вас есть опора на каждом конце, которую нужно поддерживать, и это легко сделать на нижнем конце, но сложно сделать на верхнем.Если вы в конечном итоге поставите его на башню, вам понадобятся кабели с растяжками, которые простираются на большие расстояния, чтобы очистить ротор.

Некоторые изобретатели говорят, что его можно разместить на здании или на земле, что устраняет проблему с оттяжками. Что ж, вы можете, но им нужно вернуться и узнать что-то о гидродинамике. Причина, по которой турбины находятся на башнях, заключается в том, что там находится ветровой ресурс. Топливо увеличивается по мере увеличения расстояния над землей. Вдоль земли у нас есть зона трения, и по мере того, как вы уходите от трения, вы получаете более быстрое движение воздуха.

Войдите в здания. Почему не здание? Представьте себе флагшток в городе, который качается и меняет направление. Если вы пойдете в школу за городом, с широким открытым пространством, этот флаг просто выставлен прямо. Вы смотрите на эффект беспорядка на земле. Деревья, здания — все это создает турбулентность. Есть две проблемы с турбулентностью. Во-первых, ветер, который меняет направление, и скорость, которая увеличивается и уменьшается, приводит к большому износу турбины, что приводит к сокращению срока службы.Другое дело, что у приземного ветра нет силы. Это просто хаотичное движение. Нет настоящей энергии.

Значит, наклон и подъем крыши не ускоряют и не концентрируют энергию ветра? Это подделка. Эта концепция работает и действительно верна, когда вы имеете дело с формами рельефа. Когда вы имеете дело с ландшафтом и топографией, у вас есть очень широкая открытая местность на многие мили вокруг, и у вас есть гребень, перпендикулярный ветру. Что происходит, когда ветер приближается к этому гребню, он сжимается, и поток фактически увеличивается.Когда вы имеете дело со зданием, ветер кружится и просто перекатывается через него. Они уменьшили масштаб идеи топографической гидродинамики и применили ее к зданиям. Это неточно, что очень хорошо подтверждено исследованиями потока. Ветер преодолевает препятствия, и когда он спотыкается, ветер не может выполнять ту работу, которую он мог бы сделать без препятствия. Вы создаете турбулентность и ухудшаете качество ветрового ресурса. Что касается ветра, мы имеем дело с количеством, да, но мы также имеем дело с качеством.Вам нужен приятный поток жидкости, а не турбулентность.


Похоже, они набирают популярность среди потребителей. Они стоят меньше? Вы знаете, это неважно. Дело не в первоначальной стоимости. Речь идет о производстве энергии в течение 20–30-летнего срока службы турбины. Вертикальная технология менее эффективна — окупаемость инвестиций с точки зрения стоимости киловатт-часа не так хороша.

Дело не в спиннинге. Вы можете купить вертушку, которая вращается.На самом деле речь идет о производстве электроэнергии, причем надежно в течение многих лет. Технология вертикальной оси просто не смогла выжить на рынке.

Они привлекательны на рынке, потому что есть что-то очень привлекательное в турбине с вертикальной осью. В Европе действительно есть исследования, показывающие, что люди очарованы ветряными мельницами. Это называется частотным эффектом. Это все равно, что сидеть на берегу и смотреть, как набегают волны, или у костра, или на ветру в степных травах.Исследования показывают, что людей больше привлекают турбины с вертикальной осью, чем с горизонтальной, по одной причине, потому что вы не видите их так часто, по другой причине, потому что вертикальные турбины не имеют движущегося хвоста, который может отвлекать, в зависимости от того, как ветер двигает его. Люди восхищаются этой технологией, потому что она очень успокаивает. Есть ряд изобретателей, которые этим пользуются.

Есть лучшие модели в пути? Это зависит. К сожалению, слишком много из этих вещей было создано самозванными изобретателями, людьми, не имеющими инженерного образования, физики или математики.Они просто что-то придумывают. Я знаю человека, который пришел ко мне и сказал: «Мик, я хочу сделать ротор Савониуса. Я знаю, что это нерентабельно. Но если бы человек мог сделать его достаточно недорогим, но надежным, чтобы он прослужил десятилетия, как это делают горизонтальные, вы бы поддержали его? »

И ответ — абсолютно да. Меня не волнует, вертикальный он или горизонтальный. Все дело в том, что выживает, что работает, что производит электричество на протяжении десятилетий. Это фантазия, а не реальность.Речь идет о вещах, которые действительно работают, а не о том, что мы делаем вид, будто работаем или хотим работать. Так что он имел инженерное образование, но плохо разбирался в ветре. И что интересно, во-первых, конструкция превратилась из неэффективного ротора Савониуса в ротор Дарреуса, и, во-вторых, он работал над этой штукой в ​​течение нескольких лет с реальной инженерной фирмой, которая проводила испытания на ветер. на протяжении десятилетий. Он поступает правильно, вместо того, чтобы настраивать его и делать диковинные заявления.Он привлек внимание NREL, которые, как и я, скептически относятся к вертикальным технологиям. Они собираются взять одну из этих турбин, чтобы проверить это. И я действительно рад этому, потому что он начал с мечты, получил образование, нанял нужных людей. Потому что его идея заключалась в том, чтобы сделать что-то достаточно надежное и недорогое, чтобы компенсировать коэффициент эффективности, и я думаю, что у этого парня что-то есть. Я искренне думаю, что через год или два мы можем увидеть коммерческий продукт, который действительно работает и работает около 20 лет, как и должно.

Итак, мы наконец увидим некоторые показатели производительности? В этом вся моя особенность: никто из них не умеет. Вот эта новая технология, и мы хотим, чтобы вы ее купили. Мы хотим, чтобы вы финансировали это. Я говорю: «Хорошо, пришлите мне производственные показатели, потому что речь идет не о вертикали, а о надежности, стоимости киловатт-часа и о том, сколько киловатт-часов турбина будет вырабатывать за месяц или год». Но они не могут отправить вам это. Потому что они не тестировали это, или они тестировали это, но результаты плохие, или они не знают, как это проверить, и так далее.Это нелепо. Если вы обратитесь к компаниям, имеющим хорошую репутацию на рынке малых ветроэнергетических установок, они получат информацию о производительности или производстве. Могут предложить кривую мощности — и что? Кривая мощности похожа на кривую мощности вашего автомобиля, она совершенно не имеет отношения к реальности. Что вам нужно знать, так это сколько вы получаете миль на галлон? Вы продаете эту штуку за 20 000 или 30 000 долларов и не можете позволить себе поставить на нее оборудование на 500 долларов, чтобы контролировать ее выпуск? Для меня это несколько удивительно.

Они менее шумные? Нет. Я слышал об очень тихих станках и слышал об очень шумных станках как с горизонтальной, так и с вертикальной осью.

Есть ли какие-либо ситуаций, в которых вертикальная модель была бы лучшим выбором, чем горизонтальная? Не сегодня. Просто потому, что нет ничего надежного, нет ничего рентабельного, нет результатов работы, нет реальности. Это могло измениться.

Суть в том, что ветряные турбины с вертикальной осью менее эффективны, и для их изготовления требуется больше материалов и труда.Это чистая экономика. Вещи добиваются успеха на рынке, потому что номер один — они работают, а во-вторых, они рентабельны. Если у вас есть технология, которая более рентабельна и надежнее, чем у конкурирующих технологий, конкуренция исчезнет с рынка. С коммерческой точки зрения именно это и произошло. В начале 1980-х годов мы видели коммерческую ветряную турбину, разработанную Министерством энергетики и Alcoa, которая использовалась в ветряной электростанции на перевале Альтамонт. Они поддерживали их работу в течение долгого времени, пока не закончились деньги инвесторов, они не могли справиться с обслуживанием, не говоря уже о том, чтобы заставить их производить достаточно энергии.Итак, они все исчезли. Есть много утверждений о теории заговора. «Это подавленная конструкция и т. Д.» Нет, они существуют уже 80 лет, и это просто потрясение на рынке.

Технологии ветряных турбин с вертикальной осью продолжают совершенствоваться

Джон Ян , Китай, sawt.com

Большинство ветряных турбин делятся на две основные категории: горизонтальная ось и вертикальная ось. Каждую из них можно разделить на маленькие и большие ветряные турбины.

Ветряные турбины можно разделить на шкафы для коммунальных служб и малые, а затем на горизонтальную ось (HAWT) и версии с вертикальной осью (VAWT).

Технология для традиционных ветряных турбин с горизонтальной осью (HAWT) разрабатывалась более ста лет. Эта технология включает в себя лопасти и их изготовление, коробки передач и технологию их изготовления, устройства угла наклона и их технологию и так далее. Технологии очень зрелые. Закон Беца, который определяет максимальное количество энергии, которое HAWT может извлечь из ветра, основан на одном диске (роторе), движущемся в двухмерном пространстве.

Несколько компонентов в обычной ветряной турбине.

  1. Малые ветряные турбины с вертикальной осью

Маленькие ветряные турбины с вертикальной осью сильно отличаются от средней до большой вертикальной оси ?? ветряные турбины, потому что движущая сила и направление лопасти различаются, когда лопасть вращается. В некотором положении сила лезвия большая, а направление положительное. В некоторых положениях движущая сила будет меньше и также положительна. Но в других положениях движущая сила и направление отрицательные, большие и маленькие.Кроме того, чем больше диаметр ротора, тем больше отрицательные силы. Таким образом, если диаметр ротора увеличивается, угол (шаг) лопасти необходимо регулировать в реальном времени. Это называется технологией «регулирования угла атаки в реальном времени».

1.1 Большинство современных ветряных турбин с вертикальной осью имеют три основные проблемы:

  1. Низкое энергопотребление
  2. Они работают в узком диапазоне скоростей ветра и часто тормозят, что снижает их выходную мощность

Плохая устойчивость при вращении сокращает срок службы турбины.

В галерее представлен широкий спектр конструкций с вертикальными осями.

1.2 Решение трех проблем

SAWT, конструкция с вертикальной осью, решает три технические проблемы, возникающие при производстве ветряных турбин с вертикальной осью. Один из проектировщиков произвел небольшую вертикальную ветряную турбину, продано более 4000 единиц примерно в 60 странах с 2007 года, и использовал патенты для создания технических барьеров.

1.3 Как спроектировать хорошую небольшую ветряную турбину с вертикальной осью

1.3.1 Несмотря на отличие от HAWT, основной технологией VAWT остается конструкция ветряной мельницы с лопастями. После выбора профиля необходимо рассчитать ориентацию вогнутости, угол, ширину и количество, поскольку каждый из этих факторов определяет характеристики VAWT.
Итак, первым делом нужно выбрать низкоскоростной профиль. Второй шаг устанавливает вогнутую ориентацию наружу, третий шаг выбирает небольшой угол лезвия (8 ° подходит) и подходящую ширину лезвия. Лучшее количество лезвий — пять.И тут важен способ подключения лезвия. Лучше всего использовать структуру гнезда для облегчения установки и уменьшения силы сопротивления. Эти факторы определяют производительность VAWT по выработке электроэнергии.
1.3.2 Турбина HAWT должна отклоняться от курса — перенаправляться по ветру — но VAWT не требуется. Таким образом, VAWT использует «регулировку положительного угла атаки по высоте». Эта функция использует центробежную силу для управления углом лезвия, когда скорость вращения превышает номинальную.

1.3.3 Хорошая ветряная мельница с вертикальной осью должна оставаться стабильной во время вращения.В противном случае турбина будет «качать головой» при вращении ротора. Это сократит срок службы турбины и вызовет другие проблемы, такие как шум и механический износ. Поэтому лучшим решением будет использование коаксиальной конструкции для ветряной мельницы и генератора. Коаксиальное расположение ветряной мельницы и генератора обеспечивает надежное уплотнение, безопасность и стабильность, отсутствие механического шума, приемлемый подшипник для ветряной мельницы и длительный срок службы.
1.3.4 Ветровые турбины могут быть повреждены, если скорость ветра превышает 25 м / с.Поэтому ветряной турбине с вертикальной осью нужна автоматическая тормозная система. Когда ветряная турбина начинает тормозить, она должна преодолеть инерцию вращения и движущую силу ветра. Таким образом, при хорошей конструкции крутящий момент в роторе рассчитывается при скорости ветра выживания и выбирается подходящий дисковый тормоз для такого количества энергии.

2. Средние и крупные технологии VAWT

Хотя многие другие производители турбин разрабатывают средние и большие VAWT, они переняли конструктивный подход от малых VAWT, просто пропорционально увеличив маленькую турбину до «среднего или большого VAWT».Они не совсем понимают характеристики VAWT.

Хорошо известно, что VAWT работает тихо, безопасно и не требует высокой башни. Однако, несмотря на усилия бесчисленных инженеров, практически не было запущено ни одного коммерческого VAWT. Причины очевидны: остаются нерешенными проблемы аэродинамической эффективности, самозапуска, устойчивости конструкции и безопасного торможения. Проблемы должны решаться для любого типа ветряной турбины.

Эти три проблемы решаются с помощью технологий «активного регулирования угла атаки по тангажу в реальном времени» и «вала ферменной конструкции».

2.1 Технология «активного регулирования угла атаки по тангажу в реальном времени»

Суть этой технологии — регулировка угла наклона лопастей вращающейся турбины. Устройство было испытано на VAWT высотой 1 м и шириной 1,36 м в аэродинамической трубе при скорости ветра 2 м / с. Измеренный крутящий момент составлял от 0,9 до 1 Нм при 44 об / мин. Коэффициент преобразования энергии ветра в механическую достигает 68%, что превышает предел в 59,3% по закону Беца. Это не значит, что закон Беца неверен. Согласно этой теории, HAWT использует один диск, вращающийся в двумерном пространстве, а VAWT — это вращение нескольких дисков в трехмерном пространстве.Это делает VAWT эквивалентом двух HAWT.

Испытания в аэродинамической трубе показали полезный крутящий момент при ветре 2 м / с.

2.2 Ферменная конструкция для главного вала большого VAWT

Изгибающий момент ветряной мельницы может быть очень большим, если диаметр ротора достаточно большой. Это означает, что главный вал должен иметь большой и прочный диаметр, что затрудняет коммерциализацию. В нашем решении полая ферма используется в качестве главного вала внутри, поскольку конструкция фермы прочная и относительно легкая, отвечающая требованиям к главному валу на средних и больших VAWT, а также спросу на коммерческое использование.

Потенциал ветра: принцип Бернулли применяется к парусным лодкам

Vestas Sailrocket 2 установил мировой рекорд для парусных лодок в Уолфиш-Бей в Намибии в 2012 году. Судно достигло 64,78 узлов (119,95 км / ч) при ветре всего 25 узлов (46,3 км / ч). Его средняя скорость плавания достигла 59,23 узла (109,65 км / ч) по прямому каналу длиной 500 м. Эта парусная лодка приводилась в движение подъемной силой, вытекающей из принципа Бернулли.

3.1 Проблемы с традиционным дизайном

Некоторые будут утверждать, что болевые точки традиционной отрасли ветряных турбин включают:

  • Часто более высокая стоимость производства электроэнергии, чем традиционная энергия
  • Производство сложное
  • Большие детали трудно транспортировать
  • Фундамент, требующий большого объема
    бетона и арматуры.
  • Для установки требуются сложные и дорогостоящие краны
  • Шумовое загрязнение
  • Ущерб экосистеме
  • Возможно химическое загрязнение
  • Высокое напряжение генерирует электромагнитное излучение и помехи


Решение: Супер Турбина и принцип ее работы

Более десяти лет исследований и разработок в отрасли VAWT привели к созданию Super Turbine, типа большой ветряной турбины.Super Turbine, разработанная к 2014 году, отличается низкими затратами на производство электроэнергии, а также простотой установки и обслуживания. В его основе лежит расширение технологии «активного регулирования угла атаки по тангажу в реальном времени», которая была проверена экспериментально. Мы думаем, что это может привести к революции в современной крупной отрасли ветроэнергетики.

На верхнем изображении показан общий план супертурбины. На нижних изображениях представлены подробности.

  • Для выработки энергии сотни лопастей перемещаются по рельсовому пути под действием подъемной силы и передаются по цепи для приведения в действие сотен генераторов, закрепленных на кольцевом рельсе.
  • Технология активного регулирования угла наклона в реальном времени отслеживает направление ветра, скорость и положение каждой лопасти на гусенице. Затем он регулирует углы лопастей, чтобы получить максимальную подъемную силу. Таким образом, Super Turbine может повысить коэффициент преобразования энергии ветра и обеспечить выработку высокой мощности.
  • Одна супер турбина может быть спроектирована в соответствии с условиями ветряной электростанции и требованиями заказчика. Мощность турбины может составлять от 7 до 50 МВт.

3.3 Технологии, проверенные испытаниями в аэродинамической трубе

Конструкция является расширением и дальнейшим применением технологии «активного регулирования угла атаки в реальном времени». На круговой орбите, движимой ветром, лопасти в разных местах создают движущую силу с разной величиной и направлением.
У модифицированной гусеницы есть дополнительные преимущества. Например, там, где движущая сила наибольшая, разрежьте круговую дорожку в этом месте и продолжите ее до прямой линии, которая является прототипом супертурбины.Как и парусная лодка, она самая быстрая по прямой.

Супертурбина может иметь круглую, длинную или даже треугольную форму, но радиус поворота будет одинаковым в зависимости от условий суши и ветра.

Несколько дополнительных деталей по дизайну.

3.4 Характеристики супер турбины

В конструкции всех деталей использованы современные зрелые технологии. Основные компоненты включают:

3,6 Снижение затрат на оборудование

  • Super Turbine использует современные и отработанные технологии, такие как управление движением, гидравликой, гусеницами и движущей силой.Так производителю будет легко.
  • Общая стоимость супер турбины мощностью 40 МВт для пользователя составляет 15 миллионов долларов, или 0,38 доллара за ватт.

подпись

Благодаря этим преимуществам, конструкция изменит облик современной индустрии крупных ветряных турбин. Конструкция упрощает производство больших ветряных турбин, поскольку не требует больших лопастей, больших коробок передач, больших генераторов или огромных башен.

Что стало с ветряком с вертикальной осью?


Наряду с историей о сегодняшней коммерчески успешной винтовой ветряной турбине с горизонтальной осью (HAWT), есть менее известная история с ветряной турбиной с вертикальной осью (VAWT). Когда-то рассматриваемые в качестве конкурента в установлении стандарта дизайна ветряных турбин, VAWT для коммунальных предприятий становятся все более и более необычным зрелищем. Тем не менее, прототипы VAWT для коммунальных предприятий время от времени все еще появляются, поскольку делаются попытки внедрить технологию вертикальной оси на рынке, где полностью доминируют станки с горизонтальной осью. Это ретроспективный обзор проектов VAWT в масштабе коммунальных предприятий с турбинами мощностью 100 кВт и более.


Есть записи о ветряных турбинах с вертикальной осью еще в Персии 9-го века или даже в афганском нагорье 7-го века до нашей эры.Эти ранние VAWT были простыми устройствами, основанными на аэродинамическом сопротивлении; одна сторона турбины была закрыта, а ветер просто толкал лопасти с другой стороны. Был изобретен гораздо более эффективный VAWT на основе аэродинамического подъемника
Жорж Дарье во Франции еще в 1920-х годах запатентовал VAWT с изогнутыми лопастями «взбиватель яиц» (здесь просто называемый турбиной Дарье) и VAWT с прямыми лопастями (здесь называемый H-ротором). Хотя сам Дарье построил ряд небольших моделей как с изогнутыми, так и с прямыми лопастями, первые силовые агрегаты VAWT на основе аэродинамического подъемника были построены французом Жан-Батистом Морелем, который в 1950-х годах построил ряд моделей с прямыми лопастями. Турбины Дарье мощностью до 7 кВт на юге Франции.

Исследователи из Национального исследовательского совета Канады (CNCR) заново изобрели VAWT в середине 1960-х годов, по-видимому, не подозревая о давно забытых ранних попытках Франции.

Канадские исследования были заново открыты в 1970-х годах Сандийскими национальными лабораториями, которые помимо своей основной миссии по разработке ядерного оружия, министерство энергетики США поручило исследованию альтернативных источников энергии.

Sandia построила турбину Дарье мощностью 60 кВт недалеко от Альбукерке, штат Нью-Мексико, в 1976 году, которая в то время стала крупнейшей из когда-либо построенных VAWT.Хотя Сандиа была в центре усилий по развитию VAWT в Северной Америке в 1970-х и 1980-х годах, они построили только один VAWT (под которым мы здесь подразумеваем ≥100 кВт), турбину Дарье мощностью 500 кВт, установленную в 1988 году в Бушленде, штат Техас. Эта экспериментальная турбина имела регулируемую скорость, конструкцию без подкосов и была спроектирована таким образом, чтобы большинство частей можно было изменять в исследовательских целях. Отсутствие подкосов, вероятно, было основным фактором в достижении коэффициента мощности (отношение выходной электрической мощности к затраченной энергии ветра) равного 0.43, что, скорее всего, все еще является рекордом для НОЖТ в масштабе коммунальных предприятий.

Североамериканские усилия Дарье

Сотрудничая или используя технологии CNRC или Sandia, несколько корпораций начали попытки коммерциализировать VAWT типа Дарье в 1970-х / 80-х годах.

В Канаде производитель алюминия DAF Indal стал основным партнером VAWT с CNRC, и в 1977 году они побили рекорд размера, установленный Sandia годом ранее, с турбиной Дарье мощностью 230 кВт, которая была установлена ​​на острове Магдалина в заливе Сен Лоуренс в Квебеке, Канада.Эта турбина также известна тем, что доказала, что VAWT действительно может запускаться самостоятельно. В 1978 году технические специалисты оставили ротор отсоединенным от трансмиссии на ночь, но сильный ветер ночью вынудил ротор работать с превышением скорости, что привело к поломке растяжек, и ротор, в конечном итоге, сам вкрутился в землю.

В 1983–1984 годах компания DAF-Indal построила три турбины мощностью 500 кВт, которые в основном были версиями турбины мощностью 230 кВт с более высокими номиналами. Одна из турбин, которая была размещена на перевале Сан-Горгонио недалеко от Палм-Спрингс, Калифорния, рухнула во время пусконаладочных испытаний на растяжение оттяжек, к сожалению, унеся жизнь инженера, стоявшего на ней во время ее падения.Другая турбина, которая находилась на острове Принца Эдуарда, также упала на землю после поломки лопастей в 1985 году. DAF-Indal в конечном итоге остановила свою программу VAWT в 1991 году.

В конце 1970-х годов Питтсбург, Пенсильвания, Алюминиевая компания ALCOA начала разработку VAWT в соответствии с соглашением о передаче технологии с Sandia. ALCOA построила ряд больших турбин Дарье, в том числе три машины мощностью 500 кВт, которые к 1980 году стали крупнейшими из построенных до сих пор VAWT. Одна из турбин мощностью 500 кВт, расположенная на перевале Сан-Горгонио,
Калифорния, рухнула незадолго до конференции Калифорнийской энергетической комиссии 1981 года в соседнем Палм-Спрингс.В результате отключения электроэнергии ротор разогнался до скорости, лопасти оторвались от нижнего крепления и оторвались от растяжек перед отлетом на расстояние около 300 м, и турбина упала на землю. Естественно, запланированную демонстрацию пришлось отменить, но, дерзко, вместо этого во время конференции была показана видеозапись инцидента, что вызвало овации аудитории. В конечном итоге ALCOA отменила свою программу VAWT, хотя ее части были проданы недавно созданной VAWTPOWER Inc, которая установила 40 турбин на перевале Сан-Горгонио в период с 1983 по 1984 год.Этот объект, первая настоящая ферма VAWT, была введена в действие в 1988 году.

Когда дело доходит до ферм VAWT, на ум приходит FloWind. Компания FloWind установила более 500 турбин на перевале Техачапи недалеко от Лос-Анджелеса и на перевале Альтамонт в районе залива Сан-Франциско. Их модели мощностью 170 кВт и 200 кВт были установлены в период с 1983 по 1986 год, а общая установленная мощность составила около 95 МВт. К моменту ввода в эксплуатацию последних турбин FloWind в 2004 году они выработали в общей сложности около 1 ТВт-ч электроэнергии за свой срок службы.К 2010 году все турбины FloWind были демонтированы, хотя их остатки можно найти в виде дорожного заграждения на переходе на гребне холма на перевале Техачапи.

В 1986 году у FloWind-19 произошел катастрофический отказ, в результате которого лезвие попало в соседний измерительный трейлер, в результате чего был разрушен компьютер DOE / Sandia. Это было началом конца, поскольку это напугало инвесторов, и FloWind обанкротился.

Как и другие вышеупомянутые разработчики турбин Дарье, FloWind использовала алюминиевые лопасти, которые были спроектированы с возможностью изгиба. Из-за плохой способности алюминия выдерживать циклические нагрузки это приводило к отказам, вызванным усталостью. Эти проблемы привели к тому, что турбины FloWind испытывали большее время простоя, чем ветряные турбины с горизонтальной осью, устанавливаемые одновременно в Калифорнии. После реорганизации в начале 1990-х годов были построены два прототипа с лопастями из стекловолокна, но это оказалось слишком поздно, и одна из турбин с лопастями из стекловолокна разрушилась во время сильного ветра.

Несколько необычная конструкция турбины Дарье использовалась канадской компанией Adecon, которая применила внешний решетчатый каркас для замены растяжек.В 1984 году на острове Принца Эдуарда построили 17-метровую турбину мощностью 125 кВт. Турбина, ротор которой был расположен на высоте 17 м над землей, проработала всего несколько часов, прежде чем разогнаться и разрушиться.

После реорганизации компания Adecon установила десять турбин мощностью 150 кВт возле Пинчер-Крик, Альберта. В этих турбинах отсутствовала опорная рама ротора, но вместо растяжек по-прежнему использовались решетчатые мачты. Решетчатые мачты вызывали резонансы, что приводило к отказу компонентов. Это привело к тому, что две турбины упали, а большинство других не работали большую часть времени.К 2006 году все десять турбин были сняты.

Обязательно упомяните могучий ÉOLE (по-французски Эол, властитель ветра в греческой мифологии), строительство которого было завершено в 1987 году и расположено в Кап-Шате, на южном берегу реки Святого Лаврентия в Квебеке. Обладая общей высотой 110 м, вращающейся массой 880 метрических тонн и номинальной мощностью 3,8 МВт, ÉOLE побил все предыдущие рекорды и до сих пор остается самым большим из когда-либо построенных VAWT.

Этот монстр со стальными лопастями и регулируемой скоростью работал до 1993 года, когда сломался нижний подшипник.Приятно сообщить, что ÉOLE все еще стоит и летом проводит экскурсии. Настоятельно рекомендуется посетить: ÉOLE — легенда для энтузиастов ветроэнергетики, а красивый полуостров Гаспе — отличное место в целом. Удобно, что экскурсию можно провести на английском языке, и если вы заплатите несколько дополнительных долларов, вас могут отвезти на верхнюю платформу ÈOLE, откуда открывается потрясающий вид.

Были и другие турбины Дарье для коммунальных предприятий, даже некоторые из них были построены в Европе в 1980-х годах.Но серьезные попытки делаются все реже. Проблемы с усталостью лезвия, необходимость в ровной местности для крепления растяжек и недостатки расположения ротора так близко к земле — все это причины того, что «взбиватель яиц» Дарье не смог зарекомендовать себя в качестве конкурента HAWT.

Между тем в Европе

Частично совпадая с разработками Дарье в Северной Америке, VAWT также исследовались в Европе, но здесь основное внимание было уделено концепции H-ротора, которая имеет некоторые преимущества по сравнению с обычной турбиной Дарье.Самое главное, он обычно размещается на отдельно стоящей башне, что делает ротор выше и делает ненужными тросы.

Самым известным и, возможно, самым амбициозным европейским проектом VAWT был проект, предпринятый британской компанией VAWT Ltd в 1980-х / 90-х годах в результате исследования, проведенного Питером Масгроувом из Университета Рединга в Великобритании.

Сначала концепция VAWT Ltd отличалась изменяемой геометрией, которая позволяла складывать лопасти для регулирования мощности. Но после оценки турбины с изменяемой геометрией мощностью 130 кВт, установленной в 1986 году в Кармартен-Бэй в Уэльсе, было решено, что мощность можно также контролировать с помощью неподвижных прямых лопастей.Таким образом, последующий прототип мощностью 500 кВт, построенный в 1990 году, имел прямые лопасти. Эта турбина испытала несколько отказов, связанных с передачей мощности, и в конечном итоге разрушительный отказ одной из лопастей из стекловолокна. Вскоре после этого государственное финансирование было прекращено, и проект в конце концов завершился.

В 1990-х годах немецкий изобретатель и предприниматель Гётц Хайдельберг начал разработку концепции H-ротора с регулируемой скоростью и магнитом с постоянными магнитами в мюнхенской компании Heidelberg Motor GmbH. В 1991 году их первый крупномасштабный (300 кВт) прототип был установлен в Kaiser-Wilhelm-Koog на немецком побережье Северного моря. В нем использовался установленный на земле генератор и поддерживались растяжками, подключенными к верхнему подшипнику, что позволяло всей башне вращаться (во многом как турбина Дарье). После отказа от наземного генератора было разработано пять новых прототипов мощностью 300 кВт, в которых большой многополюсный кольцевой генератор был установлен на вершине башни треноги. После того, как проблема со сваркой привела к разрушению одной турбины в начале 1995 года, другие машины были выведены из эксплуатации и окончательно демонтированы в 1997 году. Это также привело к отказу от разработки турбины, финансируемой ЕС.2-мегаваттная версия концепции, и это также стало концом этой попытки VAWT.

Стоит упомянуть, что Heidelberg установил свою меньшую, 20 кВт, версию для работы в экстремальных условиях на немецком исследовательском центре в Антарктиде, который, как сообщается, проработал 15 лет, прежде чем был выведен из эксплуатации в 2008 году.

Непрерывные усилия

Если бы даже немецкие инженеры не смогли сделать VAWT Можно было догадаться, что от этой концепции наверняка отказались после середины 1990-х годов. Что ж, это не так, хотя только в 2010 году был построен следующий прототип H-ротора общего назначения, на этот раз шведской компанией Vertical Wind AB.

В 2010 году недалеко от Фалькенберга на западном побережье Швеции они установили опытный образец мощностью 200 кВт с прямым приводом и регулируемой скоростью. Турбина с башней из клееной древесины и многополюсным генератором с прямым приводом собственного производства с прямым приводом в основном использовалась для измерений, но все еще работает, хотя и при ограниченной скорости ветра. Вертикальный ветер остановил свое развитие после потери ключевого инвестора в 2010 году, но все еще производит генераторы.

Подобно программам DAF Indal и ALCOA VAWT 1970-х / 80-х годов, являвшимся инициативами производителей алюминия, польская компания Anew Institute, занимающаяся проблемами VAWT, действует сегодня и является дочерней компанией производителя стали Stalprodukt SA. В 2015 году вновь был построен прототип мощностью 200 кВт, а в 2017 году — прототип мощностью 1,5 МВт, который уступает только ÉOLE, крупнейшему в истории VAWT, по установленной мощности. Неудивительно, что в конструкции используется как можно больше стали, но, к счастью, по крайней мере, лезвия сделаны из стекловолокна.

А как насчет плавучих VAWT?

Плавучие ветряные турбины (например, торговой ассоциацией WindEurope) были определены как ключевая технология, обеспечивающая значительный рост ветроэнергетики на шельфе. Низкий центр масс VAWT хорошо сочетается с плавучей платформой, и это вызвало возрождение интереса к этой концепции, и в 2010-х годах был начат ряд плавучих проектов VAWT.

MODEC, японская компания, специализирующаяся на плавучих платформах для нефтегазовой промышленности, например, разработала гибридную систему выработки энергии с плавающим ветром и приливным течением под названием skwid (Savonius Keel and Wind Turbine Darrieus).Концепция состояла из H-образного ротора над поверхностью и турбины Савониуса, собирающей токи внизу. Однако их прототип мощностью 500 кВт дважды затонул во время ввода в эксплуатацию в 2013/14 году, и MODEC отказалась от своих амбиций в отношении VAWT.

Еще одна попытка коммерциализации плавучих VAWT была предпринята французской компанией NENUPHAR, которая стремилась разработать двухтурбинную плавучую морскую платформу мощностью несколько МВт.

Никаких крупных плавучих VAWT никогда не применялось, но в 2014 году NENUPHAR установила наземный прототип мощностью 600 кВт в Фос-сюр-Мер на французском побережье Средиземного моря, для которого были испытаны различные конфигурации лопастей.Однако в 2018 году NENUPHAR была ликвидирована после того, как ее покинул промышленный партнер.

Можно упомянуть несколько других усилий по разработке плавающих VAWT, которые стремятся вскоре развернуть большие прототипы. Но эта краткая ретроспектива ограничена проектами, которые, независимо от окончательного результата, включали в себя фактическое строительство вертикальных осевых турбин для коммунальных предприятий. Так что эти «бумажные» проекты здесь опущены, но могут стать предметом будущего отчета.

Плавучая ниша возрождает интерес

Таким образом, концепция ветряных турбин с вертикальной осью, которая почти исчезла, в последние несколько лет снова стала вызывать интерес, особенно в отношении плавучих морских платформ. Конкуренция с концепцией горизонтальной оси, которая становится все более и более технологически развитой после того, как в 1980-х годах превзошла VAWT в качестве стандарта ветряных турбин, становится все труднее, но рынок плавающих ниш может быть возможностью, которую ждали ветровые турбины с вертикальной осью.


Информация об авторе: Эрик Мёллерстрём Ридбергская лаборатория прикладных наук, Университет Хальмстада, почтовый ящик 823, SE-301 18 Хальмстад, Швеция ([электронная почта защищена])


Для получения более подробной информации об упомянутых VAWT а также другие более мелкие проекты VAWT, не упомянутые здесь, следующий документ доступен в открытом доступе: Möllerström E, Gipe P, Beurskens J, Ottermo F, «Исторический обзор установленных ветряных турбин с вертикальной осью мощностью 100 кВт и выше», Возобновляемая энергия & Обзоры устойчивой энергетики, том 105 (2019).

Ветровые турбины с вертикальной осью Преимущества и недостатки

Когда люди думают о ветряных турбинах, они часто представляют себе большие роторы горизонтально-осевой системы. Ветряная турбина с вертикальной осью (VAWT) имеет лопасти, установленные на верхней части конструкции главного вала, а не спереди, как у ротора самолета. Генератор обычно размещается у основания башни.

Применяемые реже, чем их горизонтальные аналоги, VAWT более практичны в жилых районах.Две распространенные конструкции включают турбину, которая напоминает две половинки барабана емкостью 55 галлонов, каждая из которых установлена ​​на вращающемся элементе (ротор Савониуса), и меньшую модель, которая чем-то похожа на взбиватель для яиц (модель Дарье). Чаще используются модели Савониуса, которые пропускают воздух через ступицу, чтобы включить генератор; турбина вращается за счет момента вращения, когда воздух проходит через лопасти.

Устройство имеет два или три ножа и может быть короче и ближе к земле, чем горизонтальная система.Giromill также имеет конструкцию взбивания яиц, но имеет два или три прямых лезвия на вертикальной оси. Спиральные лопасти представляют собой еще один дизайн, напоминающий структуру, подобную ДНК. В общем, ветряные турбины с вертикальной осью имеют свои преимущества и недостатки по сравнению с альтернативными конфигурациями.

Преимущества VAWT

Эти турбины имеют меньше деталей, чем те, которые ориентируют роторный механизм и лопасти по горизонтали. Это означает, что меньше компонентов изнашиваются и ломаются.Кроме того, опорная сила башни не должна быть такой большой, потому что редуктор и генератор находятся у земли. Детали для управления тангажом и рысканием также не нужны.

Турбина также не должна быть направлена ​​против ветра. В вертикальной системе воздух, текущий с любого направления или скорости, может вращать лопасти. Таким образом, систему можно использовать для выработки энергии при порывистых ветрах и когда они дуют постоянно.

К другим преимуществам относятся:

  • Безопасность рабочих: обслуживающим работникам не нужно подниматься так высоко, чтобы добраться до частей башни.Не только VAWT короче. У них также есть основные компоненты, расположенные ближе к земле. Обслуживание генераторов, редукторов и большинства механических и электрических частей конструкции не требует масштабирования башни, поскольку они не установлены сверху. Подъемное оборудование и альпинистское снаряжение тоже не нужны.

  • Масштабируемость: конструкция может быть уменьшена до небольших размеров, даже таких, как та, которая уместится на городской крыше. В городах может не хватить места для всех технологий возобновляемых источников энергии, но вертикальные турбины представляют собой жизнеспособную альтернативу углеводородным источникам энергии.

Кроме того, VAWT:

  • Дешевле в производстве, чем турбины с горизонтальной осью.

  • Более простой в установке по сравнению с другими типами ветряных турбин.

  • Можно переносить из одного места в другое.

  • Оснащен ножами с малой скоростью вращения, что снижает риск для людей и птиц.

  • Работает в экстремальных погодных условиях, с переменным ветром и даже в горных условиях.

  • Допустимо там, где запрещены более высокие конструкции.

  • Работают тише, поэтому они не беспокоят людей в жилых районах.

По данным Института инженеров-механиков, ветровые турбины с вертикальной осью больше подходят для установки в более плотных массивах. Они в 10 раз короче горизонтальных моделей, их можно группировать в массивы, которые даже создают турбулентность от одной турбины к другой, что помогает увеличить поток вокруг них.Таким образом, ветер ускоряется вокруг каждого из них, увеличивая выработку энергии. Низкий центр тяжести также делает эти модели более устойчивыми для плавания в морских установках.

Основные преимущества перед горизонтальными турбинами

Вертикальная конструкция позволяет инженерам размещать турбины ближе друг к другу. Их группы не должны находиться далеко друг от друга, поэтому ветряная электростанция не должна занимать столько земли. Близость горизонтальных ветряных турбин друг к другу может создавать турбулентность и снижение скорости ветра, что влияет на мощность соседних агрегатов.

В отчете за 2017 год в журнале Journal of Renewable and Sustainable Energy , цитируемом Phys.org, отмечалось, что, хотя ветровые турбины с вертикальной осью производят меньше энергии на одну башню, они могут генерировать в 10 раз больше энергии, чем сравнительная площадь земли при размещении массивами.

Недостатки VAWT

Не все лопасти создают крутящий момент одновременно, что ограничивает эффективность вертикальных систем при производстве энергии.Остальные лезвия просто проталкиваются. Кроме того, при вращении лезвия испытывают большее сопротивление. Хотя турбина может работать при порывах ветра, это не всегда так; низкий пусковой момент и проблемы с динамической стабильностью могут ограничивать функциональность в условиях, для которых турбина не была специально разработана.

Поскольку ветровые турбины расположены ниже земли, они не используют более высокие скорости ветра, которые часто встречаются на более высоких уровнях. Если установщики предпочитают возводить конструкцию на башне, их сложнее установить таким способом.Однако более практично установить вертикальную систему на ровном основании, например на земле или на крыше здания.

Вибрация временами может быть проблемой и даже увеличивать шум, производимый турбиной. Воздушный поток на уровне земли может увеличить турбулентность, тем самым увеличивая вибрацию. Это может привести к износу подшипника. Иногда это может привести к большему объему обслуживания и, следовательно, к большим затратам, связанным с ним. В более ранних моделях лопасти были склонны изгибаться и растрескиваться, что приводило к выходу из строя турбины.Небольшие блоки на зданиях или других конструкциях могут подвергаться толкающим силам, которые добавляют поперечное напряжение, что требует постоянного обслуживания и использования более прочных и прочных материалов.

Вертикально или нет

Хотя они производят меньше энергии, чем горизонтальные турбины, ветровые турбины с вертикальной осью по-прежнему вырабатывают энергию и могут быть лучшим вариантом в зависимости от области применения. Они больше подходят для мест с ограниченным пространством и требуют меньшего количества проблем и рисков в обслуживании.Эта конструкция оставалась популярной, поскольку инженеры решили проблемы и нашли применение в небольших установках, особенно в городских районах. Со временем у инженерных инноваций есть потенциал для повышения эффективности производства энергии VAWT и увеличения преимуществ, которые они могут предложить в различных приложениях.

Присоединяйтесь к революции чистой энергии! Узнайте, как ваш дом может получить выгоду от энергии ветра.

Обрушение спирального ветра не разрушило надежды на вертикальные ветряные турбины

Своими изящными, похожими на парус лопастями, вращающимися на ветру, как белые штопоры, ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT) Helix Wind захватили воображение блоггеров и техническую прессу в 2007 году.Компания из Сан-Диего разработала безупречный веб-сайт и, в соответствии со своими обещаниями, доставила две свои турбины в пустыню Невада для ежегодного фестиваля искусства и самообеспечения Burning Man в 2007 году. Турбина Helix кружила над овощами. — арт-автомобили, заправленные маслом, и скульптуры из переработанных материалов.

Круговорот прекратился 11 мая, когда Helix Wind была вынуждена продать с аукциона все свои активы. Другая компания по производству вертикальных ветряных турбин, Sauer Energy из Ньюбери-Парка, Калифорния, в тот же день выкупила все, что осталось от Helix, заплатив всего 25 000 долларов за материальные активы и 1 доллар.5 миллионов долларов за интеллектуальную собственность компании и объявил о планах по управлению брендом в качестве нового подразделения.

(Соответствующий тест: что вы не знаете о ветроэнергетике)

Sauer Energy, которая сама по себе стоит 2,5 миллиона долларов в минусе, согласно документам в федеральные регулирующие органы, не ответила на запрос о комментарии. Но в заявлении, сделанном во время покупки, Дитер Зауэр, исполнительный директор компании, сказал, что его фирма заинтересована в приобретении уникальных конструкций турбин Helix и запатентованного программного обеспечения для мониторинга. Он добавил, что Sauer не возьмет на себя никаких обязательств Helix. Sauer Energy разрабатывает собственный небольшой VAWT под названием WindCharger, который еще не выпущен.

Но другая фирма, поднявшаяся из пепла Helix, пишет новую главу в технологии ветра с вертикальной осью. Venger Wind, основанная основателем Helix Кеннетом Морганом, чье резкое отделение от фирмы закончилось судебным разбирательством, теперь получила некоторые контракты Helix, в том числе громкую установку на стадионе НФЛ Philadelphia Eagles.

Морган сказал National Geographic News, что опыт в Helix оставил у него чувство «преданного». Он сказал: «Это по сути разрушило компанию. Это почти разрушило отрасль производства ветряных турбин с вертикальной осью. Это было довольно печально».

Хотя Helix Wind получил значительное количество положительных отзывов в прессе, документы, представленные компанией в государственные инвестиционные регулирующие органы, рассказали историю финансовых проблем. В сентябре 2010 года Helix сообщила о задолженности и отрицательном денежном потоке в размере 41,7 млн ​​долларов.

Когда в апреле появились новости о кончине Helix Wind, критики ветряных турбин с вертикальной осью накалились. «Я сомневаюсь, что там есть какие-либо активы, которые стоит что-то», — сказал National Geographic News консультант по ветроэнергетике и писатель Пол Гипе о предстоящем аукционе. Гайп и другие критики утверждают, что вертикальные турбины по своей сути неэффективны по сравнению с горизонтальными турбинами, которые доминируют на рынке. Они говорят, что тот самый аспект, который придает вертикальным турбинам их привлекательность, — их компактный размер «на крыше» — еще больше подрывает их и без того небольшой потенциал производительности, поскольку близость к зданиям снижает поток ветра.

(История по теме: «Оценка ветровой энергии: больше — значит экологичнее, — говорится в исследовании»)

«Почему мы повторяем одни и те же ошибки?» — спросил создатель небольших ветряных турбин и писатель Ян Вуфенден. «Ни одна компания с вертикальной осью не выжила на рынке в течение длительного времени. Все долгосрочно успешные производители ветроэнергетики используют конструкции с горизонтальной осью. Это потому, что они работают».

Вуфенден добавил, что он «сбит с толку» все внимание, которое в последнее время уделяют НОЖТ венчурными капиталистами, изобретателями и средствами массовой информации, игнорируя предупреждения «давних экспертов в отрасли».Он добавил: «Создание жизнеспособной ветряной турбины — очень сложная работа. Если начинать с ошибочного дизайна и неверных предположений, это практически гарантирует провал. Все это отвлекает от настоящей ветроиндустрии и тратит впустую ресурсы ».

И конструкция Helix Wind, и турбина Sauer WindCharger считаются турбинами с вертикальной осью «стиля Савониуса», названными в честь Сигурда Дж. Савониуса, финского инженера, который изобрел эту форму в 1922 году. Турбины имеют совки или крылья, расположенные вокруг вертикального вала. , и они поворачиваются ветром.

В отличие от большинства современных лопастей ветряных турбин, совки не создают подъемной силы, поэтому они могут двигаться со скоростью ветра. Это помеха, потому что, как правило, чем быстрее вращаются лопасти, тем больше энергии турбина может получать от ветра. В результате ветряные турбины Савониуса имеют гораздо более низкий КПД, чем большинство ветряных турбин с горизонтальной осью (HAWT) или усовершенствованные VAWT, такие как ротор Дарье, который напоминает взбиватель для яиц с его скрученными лопастями, которые создают подъемную силу.

Сторонники VAWT часто говорят, что они предлагают определенные преимущества по сравнению с HAWT, хотя отраслевые инсайдеры, такие как Gipe и Woofenden, говорят, что многие из этих утверждений не выдерживают критики.Гайп и Вуфенден заявили, что, вопреки маркетинговым материалам VAWT, нет никаких научных доказательств того, что они более безопасны для птиц или летучих мышей. (Они также отмечают, что вся ветроэнергетика настолько мала по сравнению с остальной частью нашей искусственной среды, что представляет относительно небольшую угрозу для дикой природы. )

(Похожая история: «Использование энергии ветра на фермах может помочь урожаю, говорят исследователи»)

Gipe сказал, что производители VAWT заблуждаются, рекламируя свой продукт как хорошо работающий в условиях турбулентности или имеющий «низкие скорости включения».«Турбулентность лишает ветер возобновляемой энергии, — сказал он, — а при низких скоростях ветра собирается очень мало энергии, потому что энергия увеличивается с увеличением скорости ветра».

Разработчик малых ветряных турбин Хью Пигготт заявил, что возражает против рекламы Helix Wind для установки на крыше. «Ветровой ресурс на городских крышах, как правило, довольно плох», — написал Пигготт в недавнем сообщении в блоге. [Турбина Helix] — прекрасное украшение, но при цене $ 17 500 она сильно переоценена ».

Драма в офисах Helix началась задолго до распада компании.В марте 2010 года основатель Морган урегулировал пару судебных исков с компанией и ее тогдашним генеральным директором Скоттом Вайнбрандтом на сумму 150 000 долларов. Вайнбрандт отказался комментировать эту статью.

Затем Морган основал новое предприятие Venger Wind, частную компанию, базирующуюся в Таиланде. Морган сообщил National Geographic News, что нанял несколько инженеров из своей старой фирмы для разработки новой версии Savonius VAWT. В апреле компания объявила, что ее дизайн находится на рассмотрении.

«Мы значительно снизили коэффициент лобового сопротивления», — сказал Морган.«Мы собираемся довести Savonious до предела возможностей». (Это все равно будет бледно по сравнению с эффективностью большинства HAWT.)

Морган раскритиковал своих бывших сотрудников в Helix за «неизбирательную продажу турбин кому-либо без какой-либо обратной связи или указаний». Он сказал, что некоторые покупатели «заинтересованы в« зеленом ». «В качестве примера он сказал, что один клиент настоял на установке турбины на передней части своего здания, чтобы ее было хорошо видно, даже несмотря на то, что преобладающие ветры требовали, чтобы она лучше работала на задней стороне. «Это безумие, — сказал Морган. Компании, покупающие вертикальные ветряные турбины, часто спешат с принятием решения с чрезмерно оптимистичными ожиданиями, «но как только романтика заканчивается, — сказал он, — бухгалтеры и финансовые директора спрашивают:« Какова моя окупаемость? »»

Морган сказал, что Venger Wind придерживается другого подхода, подчеркивая, что ветровой режим участка имеет решающее значение для производства энергии. «Мы не будем трогать многие рынки, потому что здесь плохой ветер», — сказал он. Морган добавил, что он проводит обучение своих дистрибьюторов, которое включает в себя акцент на использовании анемометрии, изучении силы и скорости ветра для изучения фактических моделей течения на перспективных участках.

Морган сказал, что он ожидает, что клиенты окупятся через пять-десять лет, если у них будет достаточно ветра. (Опыт показывает, что «если» имеет решающее значение.) Морган добавил, что его инженеры добавляют управляемые компьютером активные элементы управления для повышения эффективности, чего не хватало конструкции Helix.

Проект «Иглз» продолжает расти

Venger Wind получил некоторые из невыполненных контрактов Helix, в том числе поставку 16 турбин Фонду медицинских исследований Оклахомы и 14 турбин компании Philadelphia Eagles, которая вскоре установит их в рамках плана стоимостью 30 миллионов долларов по «озеленению» Lincoln Financial Field.С солнечными батареями и когенерационной установкой на биотопливе Eagles надеются произвести 1 миллиард киловатт-часов чистой электроэнергии в течение следующих двух десятилетий, что сделает его первой командой, которая будет обеспечивать всю свою энергию на местном уровне.

(Фотографии по теме: «НФЛ делает ставку на возобновляемые источники энергии»)

По словам Роба Зейгера, старшего вице-президента по связям с общественностью компании Eagles, кончина Helix не повлияла на временные рамки зеленого проекта, поскольку Венгер смог вмешаться. «Мы очень довольны реакцией сообщества на построить самый зеленый объект НФЛ », — сказал Зейгер. «Все хотят знать, когда заводятся турбины», — сказал он. (Ответ: «К концу наступающего сезона», — сказал он).

Зейгер сказал, что семь турбин будут размещены в каждой конечной зоне, где они будут хорошо видны. «Наша цель — показать нашу приверженность экологичности, но наша настоящая цель — заставить фанатов увидеть, как они могут применить это в своих домах».

Зейгер объяснил, что Eagles недавно снизили свой заказ турбин с 80 до 14 после более тщательного изучения, показавшего, что их установка в других частях стадиона может вызвать затемнение игрового поля, что может «помешать ловле пасов».«

Еще слишком рано говорить, сколько энергии на самом деле будут производить турбины Venger, хотя физика подсказывает, что это будет меньше, чем горизонтальная ветряная турбина аналогичного размера. Зейгер сказал, что знает, что «рабочей лошадкой» проекта Eagles будут солнечные батареи. На этой установке и в других местах вертикальные ветряные турбины ценятся как за способность поворачивать головы, так и за способность превращать силы природы в киловатт-часы.

«Турбины внесут определенный вклад и будут визуально напоминать людям о том, что есть несколько зеленых способов получить энергию.Зейгер добавил: «Только подумайте об этих снимках с дирижабля. Турбины будут видны ».

Брайан Кларк Ховард является соавтором книги Build Your Own Small Wind Power System .

Этот рассказ является частью специальной серии , посвященной вопросам энергетики. Для получения дополнительной информации посетите The Great Energy Challenge .

10 лучших домашних ветряных турбин 2020 года для производства электроэнергии

Интерес к альтернативной энергии быстро растет, поэтому мы выбрали лучших домашних ветряных турбины из 6 китайских домашних ветряных турбин, доступных в настоящее время на рынке которые охватывают наш американский бизнес в Интернете.С ростом расходов на жизнь все больше домовладельцев стремятся сократить расходы.

Выработка собственного электричества — это простой способ сократить ваши счета за электричество наполовину . В то время как солнечная энергия, как правило, является экологически чистым вариантом, энергия ветра — отличное решение для тех, кто живет в районах с надежной скоростью ветра .

Если вы живете в сельской местности и не имеете доступа к электросети, или живете в пригороде и хотите уменьшить свои счета за коммунальные услуги, домашние ветряные турбины — отличное решение.Все, что требуется, — это немного ноу-хау, немного земли и аккумуляторная батарея высокого напряжения. Примерно за $ 800 вы можете купить себе домашнюю ветряную турбину среднего класса, которая удовлетворит ваши потребности.

Сделано в китае утиль «6 лучших домашних ветряков НЕТ НЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНО!»
, сделанные в Китае, домашние ветряные турбины, которые в настоящее время доступны на рынке, охватывающем наш американский онлайн-бизнес
Лучший в целом: WINDMILL 1500 Вт ветрогенераторный комплект
  • Номинальная скорость ветра: 31 миля в час
  • Выходная энергия: 1500 Вт
  • High Points: Оборудован высоковольтной емкостью и выходом энергии.
  • Не совсем: Это одна из самых дорогих домашних ветряных турбин на рынке.

Как самая популярная домашняя ветряная турбина в нашем списке, комплект Windmill 1500 W действительно впечатляет. Благодаря множеству функций и прочному, долговечному корпусу, турбина предлагает домовладельцам возможность на сократить свои счета за электроэнергию на и потребление невозобновляемых источников энергии.

В целом Windmill 1500W на дороже на , чем другие модели на рынке, но она на компенсирует это по стоимости. Встроенный контроллер заряда, высокая выходная мощность и относительно легкий дизайн — все это возможности экономии денег для домовладельцев, которые плохо знакомы с ветряными турбинами.

Что говорят рецензенты?

Некоторые обозреватели столкнулись с проблемами при конструкции лопастей. Тем не менее, служба поддержки клиентов производителя на высоте , и они готовы и могут заменить все дефектные блоки, не задавая вопросов.

Вдобавок покупатели сообщают, что турбина абсолютно бесшумна и не издает шума даже в ветреные дни.Это отличный аргумент для домовладельцев, которые хотят установить свои турбины в более густонаселенных районах или рядом со своим домом.

Особенности и рекомендации

Трехлопастная турбина изготовлена ​​из высококачественного стекловолокна с защитным покрытием от УФ-излучения. Он разработан для работы на полную мощность при скорости ветра 31 миль в час.

Скорость ветра при включении составляет 5,6 миль в час , что означает, что эта турбина лучше всего подходит для мест с умеренным ветром. И если турбина встречает сильные порывы ветра или скачки, система автоматического торможения может быстро исправить и предотвратить перезарядку аккумулятора.

Система 24 В имеет рекомендованную емкость батареи 200A или выше и способна обеспечивать питание небольших домашних систем, не подключенных к сети. Хотя мощностью 1500 Вт с выходной мощностью не предназначена для удовлетворения потребностей всего домашнего хозяйства, ее можно легко подключить к солнечной батарее. Это предлагает большую гибкость для домовладельцев, которые хотят полностью экологизировать и уменьшить свою зависимость от городских сетей.

Турбинный генератор также оснащен встроенным контроллером заряда MPPT . Интегрированная система не требует дополнительных наворотов и полностью автономна, без батареи. В случае неисправности каких-либо деталей Windmill предлагает годовую гарантию производителя .

Следующее лучшее: комплект ветрогенератора Tumo-Int 1000 Вт с контроллером усиления ветра
  • Номинальная скорость ветра: 28 миль в час
  • Выходная энергия: 1000 Вт
  • Высшие баллы: Хорошая выходная энергия и низкая скорость включения.
  • Not-So: Довольно большой и тяжелый, который не идеален для установки на крыше или RV

Длинный и тонкий комплект ветряной турбины Tumo-Int на первый взгляд кажется небольшим промышленным ветром турбина. Его белая 3-лопастная турбина оснащена генератором мощностью 1000 Вт , который может заряжать батарею 48 В, аккумуляторную батарею , что является впечатляющим достижением для ветряной турбины в жилых помещениях.

Цена приемлемая для такой турбины, хотя вы можете найти более высокую мощность по более низкой цене у других марок.И хотя весь блок работает с изрядными 77 фунтами ., турбина фактически бесшумна, и не производит шума.

Что говорят рецензенты?

В целом рецензенты остались довольны ветряком Tumo-Int. Его возможности превосходят другие модели на рынке, и он составляет единиц надежности и эффективности. Один опытный покупатель использовал их для замены своих старых стандартных ветряных турбин юго-запада в Скалистых горах.

Однако будущим покупателям следует с осторожностью относиться к установке .Это непростой процесс, если вы не являетесь опытным домашним мастером, и контроллер трудно вернуть к нужным настройкам. Хотя поначалу это может оттолкнуть, компания предоставляет англоязычный персонал по обслуживанию клиентов, который поможет с любыми проблемами, которые могут возникнуть.

Особенности и рекомендации

Начальная скорость ветра составляет всего 5,6 миль в час , что означает, что он отлично подходит для климата со слабым ветром. Он может выдержать скорость до миль в час, поэтому не следует размещать его в местах, подверженных ураганам, торнадо или сильным штормам.В идеале, подходящая среда — это территория с годовой скоростью ветра менее 8 миль в час.

При максимальной эффективности турбина Tumo-Int может генерировать 1050 Вт мощности, на 50 Вт больше номинальной мощности. В комплект также входит контроллер MPPT и сброс нагрузки, который определяет и регулирует напряжение в реальном времени. В запатентованном генераторе используется термостойкая тефлоновая проволока, а корпус колеса устойчив к коррозии для максимальной защиты.

Лучший бюджетный выбор: Happybuy Wind Turbine 600W White Lantern

  • Номинальная скорость ветра: 27 миль в час
  • Выходная мощность: 600 Вт
  • High Points: Вертикальный дизайн фонарей отлично подходит для городских районов .
  • Не-Так: Его генератор производит лишь небольшое количество энергии.

Happybuy Wind Turbine 600W — одна из самых уникальных домашних ветряных турбин, представленных на рынке. Эта турбина с изогнутыми вертикальными лопастями, имитирующими форму фонаря , предназначена для выработки энергии без необходимости в большом количестве воздушного пространства.

Футуристический вид сочетается со скромной производительностью энергии, а сам бренд предлагает ряд вариантов мощности, от 100 Вт до 600 Вт .Хотя это и близко не соответствует потребностям среднего домохозяйства, компактная конструкция ножей позволяет размещать несколько устройств на одном заднем дворе, удваивая или утраивая потенциал мощности.

Что говорят рецензенты?

Немало рецензентов прокомментировали неожиданный размер устройства, поскольку он на намного больше, чем указано в списке продуктов . Это может вызвать беспокойство у тех, кто ищет незаметную и небольшую ветряную турбину, которую можно спрятать подальше от глаз.

Однако установка проста и проста в использовании, , поэтому покупатели впервые остались довольны процессом по сравнению с другими более сложными моделями. Большинство из них соединили свои турбины с наборами солнечных панелей для максимальной выработки электроэнергии и использовали турбину для небольших устройств, таких как фонтаны на открытом воздухе и инверторы для жилых автофургонов.

Особенности и соображения

Одной из самых продаваемых характеристик ветряной турбины Happybuy является то, что она может работать в районах со слабым ветром. При начальной скорости ветра 4,5 миль в час турбина может быстро начать выработку энергии. Однако это только начальная скорость ветра, поэтому генератор не сможет производить указанную мощность, пока не достигнет номинальной скорости ветра 27 миль в час.

Фонарь уникальной конструкции позволяет размещать его в тесноте. С половиной среднего радиуса ротора стандартной домашней ветряной турбины, Happybuy Wind Turbine легкий, компактный и простой в установке на небольших задних дворах или на крыше.Турбина также может собирать энергию из турбулентного воздушного потока вокруг зданий и сооружений, что делает ее идеально подходящей для городских условий.

Турбина предлагается в двух холодных цветах, включая белый и красный. Каждая модель оснащена 5 лезвиями из углеродного волокна, которые обладают антикоррозийной и УФ-защитой . Встроенный контроллер отслеживания максимальной мощности регулирует ток и напряжение генератора 24 В, а система автоматического торможения защищает турбину от внезапных порывов ветра.

Лучший вариант среднего уровня:
  • Номинальная скорость ветра: 27 миль в час
  • Выходная энергия: 500 Вт
  • Максимальные показатели: Обновленная модель с 5 лопастями хорошо работает в районах с низким ветром.
  • Not-So: Низкая мощность и напряжение означает, что он подходит только для питания устройств малой емкости.

Хотя ветряная турбина Windmax HY400 имеет только генератор мощностью 500 Вт, она по-прежнему работает как шарм.В общем, Windmax — отличная покупка для начинающих покупателей, которые ищут надежную и эффективную модель среднего класса.

Турбина с черными лопастями и белым ротором не самая стильная на рынке. Тем не менее, его обновленная модель с 5 лопастями по сравнению с предыдущей моделью Windmax с 3 лопастями по-прежнему может помочь снизить ваши счета за электричество в безветренные дни. Это бесшумный, прочный и рекламируется как , не требующий обслуживания . Для большинства это проверяет все возможности домашней ветряной турбины с низким уровнем шума.

Что говорят рецензенты?

От островитян до жителей Северного Техаса рецензенты сообщили об успехе своей турбины Windmax HY400. Турбина надежна, но не производит много энергии, если нет ветра более 30 миль в час . Однако рецензенты сообщают, что лопасти все равно будут вращаться в условиях слабого ветра.

Несколько покупателей использовали свои турбины, чтобы дополнить производство зеленой энергии в ночное время, когда солнечные батареи не работают. Это позволяет на больше альтернативной энергии на для домовладельцев, не подключенных к электросети.

Особенности и соображения

Windmax HY400 может похвастаться первоклассной совместимостью с солнечными панелями. В сочетании с солнечной батареей ветряная турбина может работать от 650 Вт . Однако при использовании только ветра номинальная мощность составляет всего 400 , при максимальной мощности 500 в ветреные дни.

Лопасти из нейлона и армированного стекловолокна управляются с помощью аэродинамического ограничения скорости лопастей и электромагнитного контроля превышения скорости.Эти дополнительные меры защиты обеспечивают безопасную и эффективную работу даже в условиях сильного ветра со скоростью более 60 миль в час.

В дополнение к комплекту вам необходимо приобрести столб для установки турбины и аккумуляторный блок для сбора собранной энергии. Турбина оснащена контроллером и проводом, длина которого составляет около 20-30 футов, , поэтому в целях безопасности монтажный столб не должен быть выше 25 футов.

Лучшая домашняя ветряная турбина для влажных зон: 2000 Вт Морской ветрогенератор
  • Номинальная скорость ветра: 28 миль в час
  • Выходная энергия: 2000 Вт
  • Высшие точки: Может использоваться на суше или в воде.
  • Не так: Очень дорого и требует больших вложений для большинства домовладельцев.

Эта современная ветряная турбина элегантна и эффективна . Морская ветряная турбина с 3 лопастями из углеродного волокна может собирать достаточно энергии для питания небольших устройств и бытовой техники без звука.

Турбина оснащена всем стандартным оборудованием, а также некоторыми дополнительными функциями, такими как защита от превышения скорости . Домовладельцы могут свободно размещать свои турбины, где им заблагорассудится, даже в открытых водоемах , не беспокоясь.Годовая ограниченная гарантия также предлагает чувство комфорта для новых покупателей, которые могут опасаться высокой цены.

Что говорят рецензенты?

Рецензенты в целом впечатлены конструкцией морской ветряной турбины. Обладая легким и небольшим корпусом , турбина по-прежнему остается на прочной и прочной. Это пригодится тем, кто живет в районах, подверженных неблагоприятным погодным условиям, например, ураганам.

С другой стороны, рецензенты также хвалят производительность турбины.Хотя турбина не относится к промышленным ветряным электростанциям, она выполняет свою работу и работает хорошо. Это необходимо для тех, кто полагается исключительно на энергию ветра для выработки электроэнергии в автономных ситуациях.

Особенности и соображения

Ключевым аргументом в пользу этой домашней ветряной турбины является то, что ее можно установить на суше или в водоеме , например в озере, пруду или пляже. В отличие от других моделей, турбина с защитным покрытием для морских судов способна выдерживать суровые погодные условия и водяные брызги.Если вы живете в прибрежной зоне или имеете хижину у озера, то эта турбина идеальна.

Морская ветряная турбина также может производить до 2000 Вт при скорости ветра 28 миль в час . Скорость включения ветра составляет 7 миль в час, что является довольно высоким показателем для отрасли. В конечном счете, турбина не подходит для использования в не ветреных районах и должна использоваться только домовладельцами, которые живут в районах с высокой скоростью ветра.

Корпус изготовлен из прочного литого алюминия и может выдерживать ветер до 110 миль в час , что делает его эффективно защищенным от непогоды.В комплект не входит необходимая металлическая опора для установки, которая является стандартной, поэтому также следует приобрести 1,5-дюймовую стальную трубу. В целом установка довольно проста, так как для сборки требуется всего 5 деталей.

Турбина комплектуется трехфазным синхронным генератором , который может использоваться для зарядки аккумулятора 12 В . Этой мощности достаточно для работы небольших устройств, таких как ноутбуки, инструменты, фонари или телефоны. Если вы хотите обеспечить электроэнергией все домашнее хозяйство, следует использовать как минимум 3 турбины.Их можно связать вместе, как солнечные батареи, если они будут размещены на расстоянии примерно футов друг от друга.

Лучшая домашняя ветряная турбина для высоких скоростей ветра: 2000 Вт 11-лопастная ветряная турбина Missouri General Freedom II
  • Номинальная скорость ветра: 15 миль в час
  • Выходная энергия: 2000 Вт
  • Высокие точки: Выдерживает скорость ветра до 125 миль в час.
  • Не так: У меня нет хороших отзывов пользователей.

Обладая звездообразным дизайном, сверхсовременный и изящный Missouri General Freedom II является одной из самых привлекательных домашних ветряных турбин на рынке. Турбина бывает черного или белого цвета и предлагает колоссальную выходную мощность 2000 Вт. При скромной цене турбина большой мощности на дешевле, чем другие модели в том же диапазоне мощности.

Missouri Wind and Solar известна в энергетической отрасли по количеству меди, используемой в ее установках.Их ротор Freedom PMG может похвастаться , вдвое большим количеством меди , чем PMA типа Delco, а это означает, что он может заряжать аккумуляторную батарею быстрее, чем другие генераторы. Более того, компания предлагает 3-летнюю ограниченную гарантию и пожизненную гарантию, что их турбина не сломается при нормальном использовании.

Что говорят рецензенты?

В то время как спецификации, указанные в описании продукта, характеризуются высоким качеством деталей и максимальной мощностью, обзоры говорят о другом. Судя по опыту покупателей, Missouri General Freedom II не производит такой мощности, как рекламируемый .Один такой покупатель заявил, что они не собирали много энергии, даже когда в их районе прошел сильный шторм.

С другой стороны, один рецензент утверждает, что задний подшипник его устройства вышел из строя через три месяца после покупки. Подшипник был неисправен, и его пришлось заменить самостоятельно. Это стоило времени и денег рецензенту. Исходя из этих отрицательных отзывов, эта ветряная турбина находится ниже в нашем списке , чем другие бренды, у которых может быть не так много разрекламированных наворотов.

Особенности и рекомендации

В комплект входит 11 лопастей из оцинкованного углеродного волокна , которые способны выдерживать невероятную скорость ветра и ненастную погоду без ржавчины и повреждений. Это отлично подходит для тех, кто живет в районах, подверженных прибрежной влажности или сильным штормам, которые часто дуют.

Скорость ветра при включении 6 миль / ч не самая высокая и не самая низкая на рынке. И хотя турбина может эффективно работать в широком диапазоне ветровых условий, она лучше всего подходит для средней скорости 15 миль в час.Эта относительно низкая скорость ветра частично объясняется большим количеством лопастей.

В турбине используется система натяжения проволоки , а не контактные кольца , которые могут сломаться или выйти из строя. Freedom II PMG также сконструирован с использованием 28 магнитов и более надежен, чем роторы со щетками. Таким образом, хотя цена выше, чем у дешевых моделей ветряных турбин, ваши деньги хорошо вложены, поскольку Missouri General Freedom II надежен и долговечен.

Вернуться к началу

Полное руководство для покупателя домашних ветряных турбин

Выбор подходящей ветряной турбины для вашего дома

Домашняя ветряная турбина, безусловно, является вложением.Модели высшего уровня могут легко стоить вам , 1000 долларов или более , поэтому важно сначала учесть несколько ключевых факторов, прежде чем делать свой выбор.

Планируете ли вы использовать ветряную турбину для освещения сарая или подземного бункера, существуют различные модели, которые подойдут для ваших нужд. От дешевых устройств с низким энергопотреблением до комплектов морского класса — каждый найдет что-то для себя.

Насколько ветрено в вашем районе?

Это самое важное соображение, которое вы должны учитывать при выборе турбины для дома. Если вы получаете очень низкую скорость ветра , живете в густонаселенной местности или часто испытываете ураганные ветры, то ветряная турбина, вероятно, не лучший вариант.

В среднем домашним ветряным турбинам требуется минимальное количество ветра для работы. Это зависит от модели, но большинство часов составляет около 6-7 миль в час . Номинальная скорость ветра для полного производства энергии обычно составляет около 27 миль в час для стандартных агрегатов. Если вы живете в районе, где постоянно дует ветер, подойдет обычная бытовая турбина.

Однако, если вы регулярно сталкиваетесь с низкой скоростью ветра, вам нужно искать модели с более низким порогом. Одним из важнейших факторов являются лезвия. Те, у которых больше лопастей, например от 9 до 11, имеют на больше площади поверхности, веса и крутящего момента на , чтобы ротор вращался. Это означает, что они по-прежнему смогут работать в условиях слабого ветра, а модели с 3 лопастями — нет.

Приобретая домашнюю ветряную турбину, обратите внимание на следующие характеристики продукта:

  • Начальная скорость ветра
  • Скорость включения
  • Номинальная скорость ветра
  • Безопасная скорость ветра
Какая у вас средняя энергия расход?

Среднее американское домашнее хозяйство с современной техникой потребляет около 8000-9400 кВтч электроэнергии в год. Если вы хотите полностью отказаться от сети, то вам необходимо достичь минимального порогового значения выходной мощности от 5 до 15 кВт. Большинство домашних ветряных турбин не соответствуют этому минимуму, поэтому их необходимо использовать вместе с другими турбинами или другим источником энергии.

Если вам нужны только небольшие устройства, такие как насос уличного пруда, тогда вам подойдет небольшая турбина средней мощности. Те, у кого 400-1000 Вт мощности, могут заряжать небольшие приборы, такие как ноутбуки, телефоны, фонари, электроинструменты и многое другое. Если вы хотите использовать турбину в сочетании с инвертором для дома на колесах, вам, вероятно, понадобится больше.

2 910 910 910 910 9107

1 9106 910 910 910 910 910 910 910

0 9107 910 установка ветряка?

Ветровые турбины предназначены для размещения высоко в воздухе.Турбина и генератор должны быть установлены на высокой опоре высотой около 25-60 футов футов. Однако турбины не ограничиваются только большими полями или вершинами холмов; домашние ветряные турбины также могут быть размещены на крыше (например, в саду на крыше или в водоеме.

В зависимости от имеющейся у вас площади квадратных метров , есть множество вариантов. Для тех, кто живет в более компактных средах необходима турбина с малым радиусом ротора.С другой стороны, если вы хотите установить турбину на крыше, вам понадобится модель , которая не будет тяжелой и громоздкой.

Имейте в виду, что каждая турбина должна быть помещена в буферную зону . Две турбины никогда не должны располагаться рядом друг с другом. Самый простой способ определить правильное расстояние для размещения — это умножить радиус лопастей турбины на 10. Это даст вам общую оценку, хотя предпочтительнее проконсультироваться с производителем.

Собираетесь ли вы соединить ветряную турбину с альтернативным источником энергии?

Ветряные турбины отлично работают, когда в паре с солнечной батареей , поскольку это максимизирует вашу способность производить энергию. В течение дня солнечные панели могут поглощать солнечные лучи, а ветряная турбина может генерировать энергию с помощью вечерних порывов ветра. Если вы хотите полностью отключиться от электросети, то эта пара — самый надежный выбор, поскольку вы не всегда можете гарантировать, что будете получать достаточно ветра каждый день.

С другой стороны, если вы действительно хотите использовать исключительно ветряную энергию, вам нужно будет искать комплекты высокой мощности . 100–1000 Вт не будет производить достаточно энергии и просто тратит ваше время, деньги и энергию. Те, у которых более 3 лезвия и выходная мощность 2000 Вт, намного лучше подходят для обитателей домиков и автономных систем.

К началу

Критерии выбора: как мы оценили лучшие домашние ветряные турбины

На основании ряда факторов, включая количество лопастей, вес, номинальную скорость ветра, выходную мощность и характеристики, мы выбрали 6 лучших домашних ветряных турбин на рынке.

В нашем рейтинге упор делается на полезность, эффективность и надежность, , а также на цену и реальный опыт. В качестве источника зеленой энергии для жилых помещений эти ветряные турбины также должны иметь минимальное количество энергии.

Лопасти

Количество и размер лопастей повлияют на общую эффективность и полезность ветряной турбины. Те, у которых меньше лопастей, заставят ротор вращаться быстрее, генерируя больше энергии на более высоких скоростях.А те, у кого больше лопастей, улавливают низкие скорости ветра и могут работать без необходимости постоянно сильного ветра.

С другой стороны, длина лезвия также является важным фактором. Если лопасть длинная, то для турбины потребуется буферная зона большего размера. Те, у кого есть маленькие или компактные лезвия, лучше подходят для городских районов, где пространство является более проблемным.

Рейтинг скорости ветра

Рейтинг скорости ветра — это среднее количество ветра, необходимое для работы турбины с максимальной эффективностью .Хотя турбина по-прежнему будет вырабатывать электроэнергию на скоростях ниже номинальной, она не сможет обеспечить заявленную мощность, если не получит номинальную скорость ветра или выше. Как правило, те, у кого более низкая скорость ветра, оцениваются выше, потому что они обеспечивают наибольшую гибкость для домовладельцев.

Турбина Ватт (Вт) Вольт (В)
1500W 24V1210010 9 921 09 09 09 9101 1 0 600 Вт 24 В
500 Вт 12 В
2000 Вт 12 В

11000 910/912/912

Турбина Минимальная скорость ветра Номинальная скорость ветра
5.6 миль / час 31 миль / час
5,6 миль / час 28 миль / час
4,5 миль / час 27 миль / час
7 миль в час 28 миль в час
6 миль в час 15 миль в час
Вес

Хотя общий вес комплекта не является самым важным фактором, он все же влияет на размещение.Если комплект тяжелый, то для его поддержки потребуется дорогая и прочная опора . Его также нельзя размещать на крышах или вокруг других конструкций, которые могут быть повреждены в случае выхода из строя опоры. В конечном итоге чем легче прибор, тем лучше. Вы также получите дополнительный бонус в виде меньшей оплаты доставки!

Выходная энергия

В целом выходная мощность генератора является наиболее важным фактором для большинства покупателей. В конце концов, вся цель ветряной турбины — преобразовывать энергию ветра в электричество.Любая модель мощностью менее 500 Вт бесполезна, если только вы не планируете использовать ее для питания цепочки уличных фонарей или зарядки телефона. Средняя мощность недорогой домашней ветряной турбины составляет около 1000 Вт . Это отличная отправная точка для начинающих покупателей.

Характеристики

Ветряные турбины — это простые устройства, которые обычно не оснащены множеством наворотов. Однако есть несколько особенностей, благодаря которым одна турбина стоит выше другой.

Как и в большинстве случаев, чем больше возможностей предлагает домашняя ветряная турбина, тем выше соотношение цены и качества . Это особенно актуально для тех, у кого есть встроенные дампы нагрузки и контроллеры заряда MPPT.

Вот наиболее распространенные предлагаемые функции:

  • автоматические тормозные системы
  • контроллеры заряда
  • защита от ветра
  • защитное покрытие (морское, УФ, антикоррозийное)

Вернуться к началу

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как работают ветряные турбины?

Основная работа ветряной турбины на самом деле довольно проста: ветер вращает лопасти турбины вокруг ротора, который затем раскручивает генератор для выработки электричества , которое хранится во внешней батарее.Будь то ветряная турбина промышленного уровня на ветряной электростанции или небольшая домашняя турбина на заднем дворе, общий принцип один и тот же.

В целом, вы должны размещать ветряные турбины в зоне с минимальным ветром. Для средней домашней ветряной турбины это обычно скорость ветра 5,5 миль в час или более . Без этого минимального количества ветра лопасти просто не будут вращаться, и электричество не будет производиться.

Однако номинальная выходная мощность турбины не может быть достигнута, если турбина не имеет доступа к ее номинальной скорости ветра, которая составляет единиц среднего количества ветра, необходимого , чтобы генератор работал с максимальной мощностью.Например, турбина мощностью 500 Вт , рассчитанная на скорость ветра 27 миль в час, будет генерировать около 100 Вт мощности только при скорости ветра 10-12 миль в час.

Какова средняя выходная мощность ветряной турбины?

Большинство домашних ветряных турбин рекламируют мощность от 100 Вт до 2000 Вт . Однако фактическая мощность зависит от скорости ветра и эффективности генератора. Хотя некоторые модели имеют высокую номинальную мощность, они могут работать только при очень высоких скоростях ветра, недоступных для большинства домовладельцев в их районе.

Дорогие устройства могут производить 2000 Вт и заряжать батарейные блоки 12-24-48 В . В сочетании с 3 или более установками турбины могут полностью обеспечить энергией небольшое домашнее хозяйство. Однако большинство домовладельцев не собираются создавать мини-ветряные электростанции на своей территории, поэтому сеть турбин и солнечных батарей — лучший вариант, если вы планируете полностью отказаться от электросети.

Может ли ветряная турбина выдерживать ненастную погоду?

В зависимости от модели, которую вы покупаете, ветряные турбины обладают удивительной способностью противостоять сильным ветрам , штормам и ветровым нагонам.Как правило, домашние ветряные турбины могут управлять скоростью ветра до 90-100 миль в час , прежде чем они начнут ломаться или выходить из строя.

Тем, кто проживает в районах, подверженных ураганам или частым торнадо , не следует устанавливать ветряные турбины , поскольку они могут представлять угрозу безопасности и обязательно выйдут из строя в какой-то момент. В этом случае солнечная батарея более эффективна как альтернативный источник энергии.

Что касается дождя, практически все турбины среднего класса покрыты антикоррозийными материалами , устойчивыми к ржавчине и воздействию воды.Некоторые модели можно даже разместить в морской среде, например, в прибрежных районах или небольших водоемах в сельской местности.

Сколько денег мне сэкономит ветряк в месяц?

Сумма, которую вы сэкономите, используя ветряную турбину, полностью зависит от среднего потребления электроэнергии в вашем доме и стандартной цены на электроэнергию в вашем районе. В среднем американское домохозяйство будет использовать около 780 кВтч в месяц .

Если у вас достаточно ветряных турбин для производства 5 кВт , вам нужно будет удовлетворить свои потребности в энергии и иметь доступ к разумной скорости ветра в течение года, тогда вы сможете сократить свои счета за электроэнергию до нуля.Фактически, электрическая компания может заплатить вам за любую дополнительную энергию, которую вы произведете и продадите обратно.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.