Tako je zloglasna apstrakcija „sfernog konja u vakuumu“ dovedena u pitanje. Ako ovu pseudo-paradigmu ostavimo po strani, možemo samo priznati da energetske mogućnosti vertikalno-aksijalnih turbina nisu ograničene granicom koja je utvrđena teorijom za vjetrogeneratore na propeler (59,3% energije vjetra u poravnanju rotora). Na osnovu ovih razumnih pretpostavki, autor članka je došao na ideju o vertikalnoj aksijalnoj vjetroturbini (VAWT) nove „arhitekture“. Koristi princip prirodni fenomen- tornado. Turbina pretvara tok vjetra u uzlazni vrtlog, koji je „namotan“ oko rotora s više lopatica, poput čahure. Lopatice sprečavaju da vazduh prođe direktno oko šupljine rotora, prenoseći svoju energiju na njega kroz trenje. Protok je u interakciji ne samo s ovim lopaticama, već i sa nagnutim krilima povezanim s rotorom. Horizontalni impeler je spojen na vrh lopatica. Takođe je u interakciji sa rastućim vrtlogom. Ovaj skup karakteristika stvara paradoksalnu mogućnost povećanja površine rotora koji se nosi vjetrom bez povećanja njegovih dimenzija, budući da se ne briše samo njegova vanjska površina. Slika turbine je prikazana ispod.
U 2016. godini proizvedena su dva aktuelni modeli takve turbine. Visina vertikalnih lopatica i poprečne dimenzije rotora bile su 800 mm. Svi gore spomenuti elementi rotora imali su ClarK Y aerodinamički profil. Oba modela su imala horizontalne impelere sa devet lopatica, od kojih je svaka spojena na jednu od vertikalnih lopatica rotora i na centralni jarbol koji se okreće zajedno sa cijelom konstrukcijom. Prvi model (fotografija ispod) imao je devet krila, drugi - 18. Pri brzini vjetra od 11 m/s, druga turbina razvijala je snagu od 220 W i imala je brzinu u praznom hodu od oko 80 o/min. Obje turbine su radile u površinskom graničnom sloju, stojeći na stolu. To ih nije spriječilo da ostvare KIEV od 0,42 i 0,48, respektivno, što nije inferiorno u odnosu na horizontalne aksijalne turbine postavljene izvan zone turbulencije postavljanjem na visoke jarbole.
Na turbini broj dva uočeno je da pluta duž površine stola u smjeru okomitom na smjer vjetra. Odnosno, po prvi put je otkriveno da Magnusov efekat vrijedi ne samo za tijela rotacije s kontinuiranom površinom. Otvara se prilika za razvoj novog smjera u brodogradnji korištenjem ove turbine kao pogonskih jedinica za male brodove i velike brodove (pored glavnih pogonskih jedinica) radi uštede goriva. Rotirajuća turbina, kada je u interakciji sa strujom vjetra, uzrokuje poprečna sila, koji pokreće brod, a kada je parkirana, turbina rotira generator koji proizvodi električnu energiju. Možete pročitati više o brodovima s pogonom na osnovu Magnusovog efekta vertikalni rotori a okomita krila stvaraju silu koja pokreće brod koristeći vjetar na isti način kao i stara jedra, Magnus rotori zahtijevaju vanjski pogon da ih zavrte, a krilima je potreban ventilator, opet s vanjskim pogonom. Osim toga, ove dvije instalacije nisu sposobne za proizvodnju energije kada su izložene vjetru.
Trenutno se u okviru Rostovske grupe kompanija "Rostekhno" unapređuju opisane turbine, uz aktivan i, što posebno raduje, kreativan tim sa izoštrenim osjećajem za novo. To ulijeva povjerenje u uspjeh ovog perspektivnog smjera!
Prioritet vjetroturbine danas je zaštićen sljedećim dokumentima: Odluka o izdavanju patenta Republike Kazahstan za aplikaciju 2015/470.1 „Energija vjetra“, Odluka o izdavanju patenta Republike Kazahstan za prijavu 2016. /0104.1 “Rotor motora na vjetar”. Međutim, pripremljena su i značajna poboljšanja koja prevazilaze okvire ovog članka i pružaju odlučujuće prednosti u odnosu na pokušaje piratizacije gore opisane turbine.
Kaže se da INVELOX-ova vjetroturbina Sheerwind proizvodi šest puta više energije od tradicionalnih turbina. Ova tehnologija nije nova riječ u području dinamike fluida, ali jeste novi način proizvodnja energije - i ako se pokaže uspješnom, to će dati snažan poticaj razvoju cjelokupne vjetroelektrane.
Pogledajmo bliže princip njegovog rada.
Energetska kompanija SheerWind iz Minnesote, SAD, objavila je rezultate testiranja svoje nove generacije vjetrogeneratora Invelox. Kompanija tvrdi da je tokom testiranja turbina bila u stanju da proizvede šest puta više energije nego što konvencionalne turbine na vetar mogu da generišu za isto vreme. Osim toga, troškovi proizvodnje energije vjetra s Inveloxom su niži, tako da se mogu ravnopravno takmičiti s njima prirodni gas i hidroenergije.
Invelox koristi novi pristup energiji vjetra jer se ne oslanja na velike brzine vjetra. Invelox turbina je sposobna uhvatiti vjetar bilo koje brzine, čak i lagani povjetarac iznad tla. Uhvaćeni vjetar putuje kroz kanal, povećavajući brzinu na putu. Rezultirajuća kinetička energija pokreće generator na tlu. Kombinovanjem protoka vazduha sa vrha tornja, može se proizvesti više snage sa manjim lopaticama turbine, čak i pri najlakšim vetrovima, kaže SheerWind.
Ovaj zabavni toranj djeluje kao dimnjak, usmjeravajući vjetar iz bilo kog smjera prema prizemnom turbinskom generatoru. Propuštanjem vjetra kroz uski kanal, on zapravo stvara efekat reakcije koji povećava brzinu protoka - dok istovremeno snižava njegov pritisak. Ovaj proces ima ime - Venturijev efekat, i omogućava turbini, koja se nalazi u najužem dijelu prolaza, da ubrza rotaciju.
Zahvaljujući tome, toranj može proizvoditi električnu energiju čak i pri ekstremno malim brzinama vjetra, što ga izuzetno povoljno razlikuje od trenutnih tehnologija energije vjetra. Ova ideja je toliko jednostavna, elegantna i obećavajuća da bi mogla biti odgovor na mnoge probleme u ovoj perspektivnoj oblasti alternativne energije. Osim manjeg početnog ulaganja i povećane snage i efikasnosti, rješava i problem ptica i slepih miševa koji često uginu u zračne turbine(a ovo je zaista ozbiljan problem sa ovim uređajima).
Što se tiče tvrdnji o šest puta većoj snazi, kao i kod mnogih novih tehnologija koje obećavaju napredak u performansama, to se mora posmatrati s oprezom. SheerWindova tvrdnja je zasnovana na vlastitim komparativnim testovima, čija tačna metodologija nije sasvim jasna.
“Koristili smo isti Invelox turbinski generator i montirali ga na toranj kao kod tradicionalnih vjetrenjača,” rekao je glasnogovornik SheerWinda. „Izmjerili smo brzinu vjetra i izlazna snaga. Zatim smo ponovo postavili isti sistem turbinskog generatora, izmjerili brzinu slobodnog vjetra, brzinu vjetra unutar INVELOX-a i snagu. Zatim smo 5 do 15 dana (u zavisnosti od testa) mjerili kvalitete brzine i snage i izračunavali energiju u kW/h. Jednom je bilo šest stotina posto više energije. Prosječni rezultati su se kretali od 81 do 660 posto, s prosjekom za otprilike 314 posto više energije."
Invelox može raditi pri brzinama vjetra od 1,5 km. Invelox vjetroturbina košta samo 750 dolara za instalaciju od 1 kilovata. Proizvođač također tvrdi da su operativni troškovi znatno niži u odnosu na konvencionalne tehnološke turbine. Zahvaljujući vašem male veličine, sistem je navodno sigurniji za ptice i druge divlje životinje, baš kao i Ewicon sigurnosna turbina. Sistem takođe ima mogućnost povezivanja nekoliko turbina na jedan generator, odnosno primanja energije od istog generatora.
Energija vjetra se aktivno razvija širom svijeta, a odavno nije tajna da je ovo jedno od najperspektivnijih područja alternativne energije u svijetu. ovog trenutka. Do sredine 2014. godine ukupni kapacitet svih instaliranih vjetroturbina u svijetu bio je 336 gigavata, a najveća i najmoćnija vertikalna vjetroturbina s tri lopatice, Vestas-164, instalirana je i puštena u rad početkom 2014. godine u Danskoj. Njegova snaga doseže 8 megavata, a raspon lopatica je 164 metra.
Unatoč dugo uspostavljenoj tehnologiji proizvodnje lopatičnih turbina i vjetroturbina općenito, mnogi entuzijasti teže poboljšanju tehnologije, povećanju njene efikasnosti i smanjenju negativnih faktora.
Kao što je poznato, koeficijent iskorištenja energije strujanja vjetra u najboljem slučaju dostiže 30%, prilično su bučni i remete prirodnu toplinsku ravnotežu obližnjih područja, povećavajući temperaturu prizemnog sloja zraka noću. Takođe su veoma opasni za ptice i zauzimaju značajna područja.
Koje alternative postoje? Zapravo, kreativnost modernih pronalazača ne poznaje granice, a izmišljene su mnoge različite alternative.
Pogledajmo 5 najneobičnijih i najistaknutijih za industriju alternativni dizajni vjetrogeneratori.
Od 2010. godine američka kompanija Altaeros Energies, osnovana na Massachusetts Institute of Research, razvija novu generaciju vjetrogeneratora. Novi tip vjetrogeneratora dizajniran je za rad na visinama do 600 metara, koje konvencionalni vjetrogeneratori jednostavno ne mogu doseći. Upravo na tako velikim visinama stalno pušu najjači vjetrovi koji su 5-8 puta jači od vjetrova blizu površine zemlje.
Generator je konstrukcija na napuhavanje, slična zračnom brodu napuhanom helijem, u kojem je turbina s tri lopatice postavljena na horizontalnoj osi. Takav vjetrogenerator lansiran je 2014. godine na Aljasci na nadmorskoj visini od oko 300 metara radi testiranja u trajanju od 18 mjeseci.
Programeri tvrde da će ova tehnologija proizvoditi električnu energiju po cijeni od 18 centi po kilovat-satu, što je polovina uobičajene cijene energije vjetra na Aljasci. U budućnosti će takvi generatori moći zamijeniti dizel elektrane, kao i naći primjenu u problematičnim područjima.
U budućnosti, ovaj uređaj neće biti samo generator struje, već i dio meteorološke stanice i pogodno sredstvo za pružanje interneta u područjima udaljenim od odgovarajuće infrastrukture.
Jednom instaliran, takav sistem ne zahtijeva prisustvo osoblja, ne zauzima veliku površinu i gotovo je nečujan. Može se kontrolisati na daljinu i zahtijeva održavanje samo jednom u 1-1,5 godina.
Drugi zanimljivo rešenje za stvaranje neobičnog dizajna vjetroelektrane implementira se u Sjedinjenim Državama Ujedinjeni Arapski Emirati. Nedaleko od Abu Dhabija gradi se grad Madsar, gdje planiraju izgraditi prilično neobičnu vjetroelektranu, koju su programeri nazvali “Windstalk”.
Osnivač njujorške dizajnerske kompanije Atelier DNA, koja razvija dizajn za ovaj projekat, rekao je da je glavna ideja bila pronalaženje kinetičkog modela u prirodi koji bi mogao da služi za proizvodnju električne energije i takav model je pronađen. 1203 stabljike od karbonskih vlakana, svaka visoka oko 55 metara, sa betonskih temelja 20 metara širine, biće postavljene na udaljenosti od 10 metara jedna od druge.
Stabljike će biti ojačane gumom, širine oko 30 cm pri dnu, a uske na vrhu do 5 centimetara. Svaka stabljika će sadržavati naizmjenične slojeve elektroda i keramičkih diskova napravljenih od piezoelektričnog materijala koji stvara električnu struju kada je izložen pritisku.
Kako se stabljike njišu na vjetru, diskovi će se komprimirati, stvarajući električnu struju. Nema buke iz lopatica vjetroturbina, nema žrtava ptica, ništa osim vjetra.
Ideja je nastala posmatranjem trske koja se njiše u močvari.
Projekt Windstalk Atelier DNA zauzeo je drugo mjesto na natjecanju Land Art Generator, sponzoriranog od strane Madsar, za odabir najboljeg umjetničkog djela iz međunarodnog polja prijava koje bi moglo generirati energiju koristeći obnovljive izvore.
Područje koje zauzima ova neobična vjetroelektrana prostiraće se na 2,6 hektara, a snaga će odgovarati konvencionalnom vjetrogeneratoru koji zauzima sličnu površinu. Sistem je efikasan zbog odsustva gubitaka zbog trenja svojstvenih tradicionalnim mehaničkim sistemima.
U osnovi svake vretene nalazit će se generator koji pretvara obrtni moment iz vretena koristeći sistem amortizera i cilindara, slično Levant Power sistemu razvijenom u Cambridgeu, Massachusetts.
Budući da vjetar nije konstantan, koristit će se sistem za skladištenje energije kako bi se akumulirana energija mogla koristiti i kada vjetra nema, objašnjavaju zaposleni koji rade na projektu.
Na vrhu svake stabljike nalazit će se a LED lampa, čija će svjetlina direktno ovisiti o jačini vjetra i količini proizvedene električne energije u ovom trenutku.
Windstalk će raditi na haotičnom ljuljanju, što omogućava da elementi budu postavljeni mnogo bliže jedan nego što je to moguće kod konvencionalnih vjetrogeneratora s lopaticama.
Sličan projekat, Wavestalk, se razvija za pretvaranje energije oceanskih struja i valova, gdje bi sličan sistem bio naopačke pod vodom.
Projekat, koji je razvio Saphon Energy iz Tunisa, kao i Windstalk, je generator vjetra bez lopatica, ali ovaj put uređaj ima dizajn jedra.
Ovaj tihi generator, u obliku satelitske antene, zove se Saphonian. Nema rotirajućih dijelova i potpuno je siguran za ptice. Sito generatora se pomera napred-nazad pod uticajem vetra, stvarajući vibracije u hidrauličnom sistemu.
Cilj projekta je poboljšanje performansi vjetrogeneratora u pogledu korištenja strujanja vjetra. Vjetar je bukvalno upregnut u jedro, koje se pod njegovim utjecajem kreće naprijed-natrag, a nema lopatica, nema rotora, nema zupčanika. Ova interakcija omogućava da se više kinetičke energije pretvori u mehaničku energiju pomoću klipova.
Energija se može pohraniti u hidrauličke akumulatore, ili pretvoriti u električnu energiju preko generatora, ili uz njegovu pomoć neki mehanizam se može pokrenuti u rotaciju. Ako konvencionalni vjetrogeneratori imaju efikasnost od 30%, onda ovaj generator tipa jedra daje 80%. Njegova efikasnost premašuje vjetrenjače tipa lopatice za 2,3 puta.
Zbog odsustva skupih komponenti, kao što je to slučaj kod vjetroturbina (lopatice, glavčine, mjenjači), u slučaju Saphoniana, troškovi opreme su smanjeni i do 45%.
Prednost aerodinamičkog oblika Saphoniana je što turbulentne struje vjetra malo utječu na tijelo jedra, a aerodinamička sila se samo povećava. Turbulencija je razlog zašto se vjetroturbine ne koriste u urbanim sredinama, ali se i Saphonian tamo može koristiti. Osim toga, štetni akustični faktori i faktori vibracija su minimizirani. Saphon Energy je dobio nagradu od KPMG za svoje napore u razvoju inovacija.
Još jedan vrlo revolucionaran pristup korištenju energije vjetra implementirao je 2008. godine entuzijastičan izumitelj iz Kalifornije. Veliko vjetrogeneratori za male gradove su veličine zgrade od 30 spratova, a njihove oštrice dostižu veličinu krila Boeinga 747.
Ovi gigantski generatori sigurno proizvode mnogo energije, ali proizvodnja, transport i ugradnja takvih sistema su složeni i skupi. Uprkos tome, industrija raste za više od 40 posto svake godine. Upravo je to mislio Doug Selsam iz Kalifornije prije nego što je postavio svoj ambiciozni cilj. Odlučio je da je sasvim moguće dobiti više energije koristeći manje materijala.
Instaliranjem desetak ili nekoliko desetina malih rotora na jednu osovinu spojenu na jedan generator, Doug je na kraju postigao svoj cilj. Spojio je jedan kraj dugačke osovine na generator, a drugi kraj lansirao u visine baloni sa helijumom. Sistem je radio kako se očekivalo.
Doug je pročitao u udžbenicima da je turbina s jednim zavrtnjem dovoljna za postizanje maksimuma, ali Doug je sumnjao. Mislio je drugačije: što više rotora, to je više energije vjetra dostupno za korištenje.
Ako je svaki rotor postavljen pod pravim uglom, tada će svaki rotor primati svoj vjetar, a to će povećati efikasnost proizvodnje.
Naravno, ovo komplikuje fiziku, jer smo sada morali da se pobrinemo da svaki rotor uhvati svoj tok, a ne samo tok iz rotora koji se nalazi pored njega. Potrebno je saznati optimalni ugao za osovinu u odnosu na vjetar i idealnu udaljenost između rotora. I, na kraju, dobici su postignuti korištenjem manje materijala.
Godine 2003. pronalazač je dobio 75.000 dolara od Kalifornijske energetske komisije za razvoj turbine sa sedam rotora od 3.000 vati. Izazov je uspješno završen, a Doug Selsam je već prodao više od 20 svojih turbina s dva rotora od 2000 W nekoliko vlasnika kuća. Ove uređaje je napravio u svojoj garaži u predgrađu.
Dougova ideja bila je jedna od rijetkih ideja koja je zapravo imala potencijal da postane velika u komercijalnom svijetu. Selsam kaže da su dva rotora samo početak. Vjerovatno će jednog dana vidjeti kako se njegove turbine s više rotora protežu milju po nebu.
Archimedes, čija se kancelarija nalazi u Roterdamu, u Holandiji, osmislio je sopstveni koncept neobičnih vetroturbina koje se mogu instalirati direktno na krovove stambenih zgrada.
Prema autorima projekta, efikasan dizajn niske buke može u potpunosti osigurati malu kuću električnom energijom, a kompleks takvih generatora, koji rade zajedno, može u potpunosti smanjiti ovisnost na nulu. velika zgrada od eksternih izvora struja. Nove vjetroturbine se zovu Liam F1.
Mala turbina, promjera 1,5 metara i težine oko 100 kilograma, može se ugraditi na bilo koji zid ili krov stambene zgrade. Tipično, visina terasastih krovova je 10 metara, a vjetar u zemlji je gotovo uvijek jugozapadni. Ovi uslovi su dovoljni za pravilno postavljanje turbine na krov i efikasno korišćenje energije vetra.
Ovdje se rješavaju dva problema konvencionalnih vjetroturbina: buka konvencionalnih turbina s lopaticama i visoka cijena ugradnje glomazne opreme. Kod konvencionalnih vjetrogeneratora, troškovi instalacije se često ne nadoknađuju. Nivo buke Liam turbine je oko 45 dB, a to je čak i tiše od buke kiše (buka kiše u šumi je 50 dB).
Oblikovana poput puževe školjke, turbina se, poput vjetrokazne lopatice, okreće na vjetru, hvatajući protok zraka, smanjujući njegovu brzinu i mijenjajući smjer. Direktor kompanije Marinus Miremeta tvrdi da efikasnost inovativne turbine dostiže 80% maksimalne efikasnosti koja je teoretski dostupna u energiji vjetra. I ovo je već sasvim dovoljno.
U Holandiji prosječna porodica troši 3.300 kWh električne energije godišnje. Prema rečima programera, polovinu ove energije može obezbediti jedna Liam F1 turbina pri brzini vetra od najmanje 4,5 m/s.
Možete postaviti tri takve turbine na vrhove trougla na krovu kuće, tada će svaka od turbina biti snabdjevena vjetrom i neće ometati jedna drugu, već će, naprotiv, pomoći jedna drugoj.
Ako mi pričamo o tome o instalaciji u gradu u kojem se javljaju turbulentni tokovi, proizvođač predlaže lagano podizanje vjetrogeneratora instaliranih na gradskim krovovima, postavljanje na stupove tako da zidovi susjednih kuća ne ometaju tokove vjetra.
Procijenjena cijena nove turbine sa ugradnjom je 3.999 eura. Budući da je uređaj veći od jednog metra, može biti potrebna posebna licenca za njegovu upotrebu, stoga, u krajnjem slučaju, kompanija proizvodi i mini-Liam turbine prečnika 0,75 metara.
Proizvođači planiraju koristiti svoje turbine ne samo za napajanje stambenih i industrijskih zgrada, već i za napajanje morskih plovila.
Kao što vidite, proizvođači vjetrogeneratora imaju mnogo zanimljivih alternativa.
Energija vjetra je besplatna, obnovljiva, sigurna energija. Instalacija koja pretvara energiju strujanja zraka u električnu
ili termalni se naziva vjetrogenerator. Većina modernih vjetroturbina ima relativno nisku efikasnost (do 30%) i visoka cijena proizvodnja.Projekt vjetroturbine
Glavni zadaci svih naučnika koji se bave problemima energije vjetra su smanjenje troškova proizvodnje vjetroturbina i povećanje njihove efikasnosti i snage.
Klasifikacija
Vjetrogeneratori su podijeljeni prema lokaciji osi rotacije na strukture sa:
- vertikalna osa (okomita na tlo);
- horizontalna osa (paralelna sa tlom).
Na osnovu materijala od kojih su napravljene lopatice, vetrenjače se dele na:
- rigid-bladed;
- jedrenje
Na osnovu broja oštrica dijeli se na:
- generatori sa 2 lopatice;
- generatori sa 3 lopatice;
- generatori sa više lopatica, sa brojem lopatica od 50.
Vjetrogeneratori turbinskog tipa spadaju u kategoriju nove generacije, postavljam ih na krov u obliku ventilatora i ne ometaju susjede bukom
Prema vrsti spiralnog koraka, generatori se razlikuju:
- konstantan korak;
- varijabilni korak.
Po vrsti konstrukcije:
- lobed;
- turbina
po namjeni:
- domaćinstvo;
- komercijalno;
- industrijski.
Industrijske vjetroturbine grade se uglavnom s horizontalnom osom rotacije i krutim lopaticama.
Liam F1 Urban vjetroturbina proizvodi 80% efikasnosti
Jedrenje vjetroturbine i generatori s vertikalnim osama rotacije često se instaliraju za opskrbu energijom privatnih kuća i malih zgrada.
Vjetroturbinska instalacija je vjetrogenerator, čija turbina ima cilindrični oblik sa lopaticama ugrađenim unutar nje. U suštini, ovo je vjetrenjača s horizontalnom osom rotacije, čiji su rubovi lopatica zaštićeni cilindrom. Ima jednostavan, pouzdan dizajn i visoku efikasnost u poređenju sa vetrenjačama sa lopaticama.
Fundamentalna razlika
Vjetroturbina je cilindrično kolo. Rotirajuće lopatice se nalaze unutar kruga. Struktura se sastoji od:
- turbine;
- vanjski ili unutrašnji oklop;
- Oklop sklopa turbinskog generatora;
- gondole;
- generator;
- inverter;
- modul za pohranu;
- kontrolna jedinica;
- jedinica za dinamičko pričvršćivanje.
Vetrenjače ovog tipa karakteriše odsustvo nezaštićenih rotacionih lopatica, kao i sistem dizajniran da ih reguliše i orijentiše prema smeru vetra. To povećava pouzdanost i sigurnost konstrukcije. Cilindrični oblik obloge se samostalno razvija, hvatajući vjetar, a obloga koja radi kao mlaznica povećava snagu instalacije.
Ovisno o potrebnoj snazi i namjeni, dizajn može imati mnogo modifikacija. Na primjer, mogu se koristiti u proizvodnji turbina razni materijali. Može varirati geometrijske dimenzije, način postavljanja (na oslonac, rešetku i sl.). Moguća je dodatna oprema sa solarnim baterijskim modulima.
Prototip turbinskog vjetrogeneratora za poslovanje
Vjetroturbine se proizvode za kućne i industrijske potrebe.
Princip rada instalacije
Za normalan rad vjetroturbinske instalacije potrebno je duvanje vjetra brzinom od 2 m/s do 60 m/s. Princip rada instalacije je sljedeći. Jedinica samostalno osjeća smjer vjetra i okreće se u željenom smjeru. Struja zraka udara u lopatice i rotira ih. Vazdušne mase daju kinetičku energiju kretanja lopaticama, gdje se ona pretvara u mehaničku energiju koja rotira rotor.
U toku je testiranje vetroturbine koju je razvila Rusija
Rotacija rotora proizvodi trofaznu struju koja se dovodi do generatora. Odatle struja ide do kontrolera, gdje se ispravlja, zatim protiče kroz baterije, puni ih, a zatim ide u inverter. Inverter proizvodi jednofazni naizmjenična struja, njegova frekvencija oscilovanja je 50 Herca za mreže napona od 220 V, odnosno trofazne struje napona od 380 V, neophodne za industrijska preduzeća, kao i za napajanje opterećenja.
Prednosti turbinske vjetroturbine
Vjetrogenerator turbinskog dizajna ima značajne prednosti u odnosu na vjetroturbine drugih dizajna.
- Visoka osetljivost na vetar. Minimalna brzina vjetra za pokretanje lopatica je od 2 m/s; Vjetroturbine drugih tipova zahtijevaju brzinu vjetra od 4 m/s.
- Generator je sposoban za rad pri uraganskim brzinama vjetra (do 60 m/s). Većina drugih vjetroturbina radi do 25-30 m/s.
- Efikasnost vetrogeneratora je skoro dvostruko veća od efikasnosti vetroturbine sa nezaštićenim lopaticama. Zbog dizajna mlaznica oklopa, turbinska vjetrenjača je mnogo snažnija od jedinica drugih dizajna.
- Turbinska jedinica je sigurna za ptice i slepe miševe. Vjetrenjače s otvorenim lopaticama često uzrokuju smrt letećih životinja koje nisu u stanju odrediti granice opasne zone. Dizajn vjetroturbine šišmiši a ptice je prepoznaju kao jednu prepreku i uspješno je zaobilaze.
- Vetrenjače većine dizajna proizvode veliku buku, a pri određenim brzinama vjetra stvaraju infrazvuk, pa se ne mogu postavljati u blizini stambenih zgrada, farmi ili šumarstva. Turbinske instalacije ne proizvode infrazvuk koji je štetan za ljude i životinje. Mogu se postaviti u blizini stambene zgrade. Vjetroturbine ne izazivaju umjetnu migraciju životinja.
- Niži troškovi proizvodnje u odnosu na one sa oštricama. Proizvodnja besplatnih noževa je složen i skup proces. Njihov nedostatak značajno smanjuje troškove i pojednostavljuje proizvodnju instalacije.
- Jednostavna i brza instalacija. Komponente turbogeneratora se proizvode u fabrici; Tu se sklapaju glavni blokovi. Instalacija uključuje samo raspored, spajanje blokova i pričvršćivanje na nosač. Instalacija se vrši pomoću standardnih liftova.
- Jednostavnost održavanja. Održavanje turbinskih vjetroagregata je mnogo jednostavnije i jeftinije od onih s lopaticama. Uz pravilan rad instalacije i povremeno kompetentno održavanje, vijek trajanja doseže 50 godina.
- Vjetroelektrana turbinskog tipa, za razliku od klasičnih vjetroturbina, ne ometa pilote i dispečere letova, ne detektuje je radarima protuzračne odbrane i ne predstavlja prijetnju nacionalnoj sigurnosti.
Područje primjene
Vjetroturbinski generator postiže svoju maksimalnu efikasnost u blizini prirodnih vodenih tijela zahvaljujući kretanju zraka gotovo tijekom cijele godine i visokoj osjetljivosti na vjetar. Takođe se instalira u gradovima i mjestima. Dizajn instalacije omogućava da se generator koristi za autonomne ili kombinovano osvetljenje privatne kuće i dače.
Vjetrogenerator je koristan u naseljima udaljenim od gradova i regionalnih centara, gdje često dolazi do nestanka struje. Instalacija vjetroturbina može se koristiti u blizini aerodroma i vojnih poligona. Ostajući nevidljiv za radare, ne predstavlja prijetnju pilotima ili nacionalnim sigurnosnim sistemima.
Stalno iscrpljivanje prirodnih resursa dovelo je do činjenice da je čovječanstvo u posljednje vrijeme zauzeto potragom za alternativnim izvorima energije. Danas se zna dovoljno veliki broj vrste alternativne energije, od kojih je jedna upotreba energije vjetra.
Energiju vjetra ljudi koriste od davnina, na primjer, u radu vjetrenjača. Prvi vjetrogenerator (vjetrogenerator), koji je služio za proizvodnju električne energije, izgrađen je u Danskoj 1890. godine. Takvi uređaji su počeli da se koriste u slučajevima kada je bilo potrebno snabdijevati strujom teško dostupna područja.
Princip rada vjetrogeneratora:
- Vjetar rotira kotač sa lopaticama, koji prenosi obrtni moment na osovinu generatora preko mjenjača.
- Pretvarač obavlja zadatak pretvaranja primljene konstante električna struja u varijabilnu.
- Baterija je dizajnirana za napajanje mreže naponom u nedostatku vjetra.
Snaga vjetroturbine direktno ovisi o promjeru vjetrobranskog točka, visini jarbola i sili vjetra. Trenutno se vjetrogeneratori proizvode s prečnikom lopatica od 0,75 do 60 m ili više. Najmanja od svih modernih vjetroturbina je G-60. Promjer rotora, koji ima pet lopatica, je samo 0,75 m pri brzini vjetra od 3-10 m/s, može proizvesti snagu od 60 W; Ova instalacija se uspješno koristi za rasvjetu, punjenje baterija i rad komunikacione opreme.
Svi vjetrogeneratori mogu se klasificirati prema nekoliko principa:
- Osi rotacije.
- Broj lopatica.
- Materijal od kojeg su napravljene oštrice.
- Nagib zavrtnja.
Klasifikacija po osi rotacije:
- Horizontalno.
- Vertical.
Najpopularniji su horizontalni vjetrogeneratori čija je os rotacije paralelna s tlom. Ovaj tip se naziva "vjetrenjača", čije se oštrice okreću protiv vjetra. Dizajn horizontalnih vjetrogeneratora predviđa automatsku rotaciju dijela glave (u potrazi za vjetrom), kao i rotaciju lopatica za korištenje vjetra male snage.
Vertikalne vjetroturbine su mnogo manje efikasne. Lopatice takve turbine rotiraju se paralelno s površinom zemlje u bilo kojem smjeru i jačini vjetra. Budući da se u bilo kojem smjeru vjetra polovina lopatica vjetrenjača uvijek okreće prema njemu, vjetrenjača gubi polovinu svoje snage, što značajno smanjuje energetsku efikasnost instalacije. Međutim, ovaj tip vjetroturbine je lakši za ugradnju i održavanje, jer se njen mjenjač i generator nalaze na tlu. Nedostaci vertikalnog generatora su: skupa instalacija, značajni operativni troškovi, a takođe i činjenica da ugradnja ovakve vjetroturbine zahtijeva puno prostora.
Horizontalne vjetroturbine su pogodnije za proizvodnju električne energije u industrijskim razmjerima, koriste se prilikom kreiranja sistema vjetroelektrane. Vertikalne se često koriste za potrebe malih privatnih farmi.
Klasifikacija prema broju oštrica:
- Dvije oštrice.
- Tri oštrice.
- Višestruki (50 ili više oštrica).
Na osnovu broja lopatica, sve instalacije se dijele na dvo- i trostruke i višelopatične (50 i više lopatica). Za proizvodnju potrebne količine električne energije nije potrebna činjenica rotacije, već postizanje potrebnog broja okretaja.
Svaka lopatica (dodatna) povećava ukupni otpor kotača vjetra, što otežava postizanje radne brzine generatora. Dakle, instalacije sa više lopatica zaista počinju da se rotiraju pri nižim brzinama vetra, ali se koriste u slučajevima kada je važna sama činjenica rotacije, kao, na primer, kada se pumpa voda. Vjetrogeneratori s velikim brojem lopatica praktički se ne koriste za proizvodnju električne energije. Osim toga, ne preporučuje se ugradnja mjenjača na njih, jer to komplicira dizajn i čini ga manje pouzdanim.
Klasifikacija prema materijalu oštrice:
- Vjetrogeneratori sa krutim lopaticama.
- Jedrenjaci vjetrogeneratora.
Treba napomenuti da su oštrice jedra mnogo jednostavnije za proizvodnju i stoga jeftinije od krutog metala ili stakloplastike. Međutim, takve uštede mogu dovesti do neočekivanih troškova. Ako je promjer kotača vjetra 3 m, tada pri brzini generatora od 400-600 o/min, vrh lopatice dostiže brzinu od 500 km/h. Uzimajući u obzir činjenicu da vazduh sadrži pesak i prašinu, ova činjenica predstavlja ozbiljan test čak i za tvrde lopatice, koje u stabilnim uslovima rada zahtevaju godišnju zamenu antikorozivnog filma nanešenog na krajeve lopatica. Ako ne ažurirate antikorozivni film, tvrda oštrica će postupno početi gubiti karakteristike performansi.
Oštrice tipa jedra zahtijevaju zamjenu ne jednom godišnje, već odmah nakon pojave prvog ozbiljnog vjetra. Stoga, autonomno napajanje, koje zahtijeva značajnu pouzdanost komponenti sistema, ne razmatra korištenje lopatica tipa jedra.
Klasifikacija prema nagibu propelera:
- Fiksni nagib propelera.
- Promjenjivi nagib propelera.
Naravno, promjenjivi nagib propelera povećava raspon efektivnih radnih brzina vjetrogeneratora. Međutim, uvođenje ovog mehanizma dovodi do komplikacije dizajna lopatice, povećanja težine vjetroturbine, a također smanjuje ukupnu pouzdanost vjetroturbine. Posljedica toga je potreba za jačanjem konstrukcije, što dovodi do značajnog povećanja cijene sistema ne samo prilikom nabavke, već i tokom rada.
Moderni vjetrogeneratori su visokotehnološki proizvodi čija se snaga kreće od 100 do 6 MW. Vjetroturbine inovativnog dizajna omogućavaju ekonomično korištenje energije najslabijeg vjetra – od 2 m/s. Uz pomoć vjetrogeneratora danas je moguće uspješno rješavati probleme napajanja otočkih ili lokalnih objekata bilo kojeg kapaciteta.
Zračne turbine
Vrste vjetroturbina. Novi dizajn i tehnička rješenja
Energija vjetra zadivljuje svojom raznolikošću i neobičan dizajn dizajn vjetrogeneratora. Postojeći projekti vetrogeneratora, kao i predloženi projekti, stavljaju energiju vetra van konkurencije u pogledu originalnosti tehničkih rešenja u odnosu na sve druge mini-energetske komplekse koji rade na obnovljivim izvorima energije.
Trenutno postoji mnogo različitih idejnih rješenja vjetrogeneratora, koji se mogu podijeliti u dva glavna tipa na osnovu tipa vjetrokola (rotori, turbine, propeleri). To su vjetroturbine s horizontalnom osom rotacije (lopatica) i s vertikalnom osom (rotacijske, tzv. H-turbine).
Vjetroturbine s horizontalnom osom rotacije
Vjetroturbine s horizontalnom osom rotacije. Kod vjetrenjača s horizontalnom osom rotacije, vratilo rotora i generator su smješteni na vrhu, a sistem treba biti usmjeren prema vjetru. Male vjetroturbine se vode pomoću lopatica, dok veće (industrijske) instalacije imaju senzore vjetra i servo koji okreću os rotacije u vjetar. Većina industrijskih vjetroturbina opremljena je mjenjačima koji omogućavaju sistemu da se prilagodi trenutnoj brzini vjetra. Zbog činjenice da jarbol iza sebe stvara turbulentne tokove, točak vjetra je obično orijentiran u smjeru protiv strujanja zraka. Lopatice vjetrobranskog kotača su dovoljno jake da spriječe da dođu u kontakt sa jarbolom od jakih naleta vjetra. Vjetroturbine ovog tipa ne zahtijevaju ugradnju dodatnih mehanizama za orijentaciju vjetra.
Točak vjetra s horizontalnom osom
Točak vjetra se može izraditi sa različite količine lopatice: od vjetrogeneratora s jednom lopaticom sa protivutegom do onih sa više lopatica (sa brojem lopatica do 50 ili više). Vjetar kotači sa horizontalnom osom Rotacije se ponekad izvode u fiksnom smjeru, tj. ne mogu se rotirati oko vertikalne ose okomite na smjer vjetra. Ovaj tip vjetrogeneratora se koristi samo kada postoji jedan dominantan smjer vjetra. U većini slučajeva, sistem na koji je pričvršćen vjetrobran (tzv. glava) je rotirajući, orijentiran u smjeru vjetra. Mali vjetrogeneratori u tu svrhu koriste repna peraja, dok veliki koriste elektroniku za kontrolu orijentacije.
Da bi se ograničila brzina rotacije kotača vjetra pri velikim brzinama vjetra, koriste se brojne metode, uključujući ugradnju lopatica u pernati položaj, korištenje ventila koji stoje na lopaticama ili se rotiraju s njima, itd. Lopatice mogu biti direktno fiksiran na osovinu generatora, ili se obrtni moment može prenijeti sa njegovog oboda kroz sekundarno vratilo na generator ili drugu radnu mašinu.
Trenutno, visina jarbola industrijskog vjetrogeneratora varira od 60 do 90 m. Točak vjetra čini 10-20 okretaja u minuti. Neki sistemi imaju preklopni mjenjač koji omogućava da se točak vjetra okreće brže ili sporije ovisno o brzini vjetra, uz održavanje proizvodnje energije. Svi moderni vjetrogeneratori opremljeni su mogućim sistemom automatskog zaustavljanja u slučaju prevelike količine jaki vjetrovi.
Glavne prednosti horizontalne ose su: varijabilni nagib lopatica turbine, omogućavajući maksimalno korišćenje energije vetra u zavisnosti od atmosferskih uslova; visok jarbol vam omogućava da "dostignete" jači vjetar; visoka efikasnost zbog smjera vjetrobranskog kotača okomitog na vjetar.
Istovremeno, horizontalna os ima niz nedostataka. Među njima su visoki jarboli do 90 m visine i dugačke lopatice koje je teško transportovati, masivnost jarbola, potreba usmjeravanja ose na vjetar itd.
Vjetromotori sa okomitom osom rotacije. Glavna prednost ovakvog sistema je u tome što nema potrebe da se os usmjerava prema vjetru, jer vjetroturbina koristi vjetar koji dolazi iz bilo kojeg smjera. Osim toga, dizajn je pojednostavljen i smanjena su žiroskopska opterećenja, što uzrokuje dodatno naprezanje lopatica, sistema zupčanika i drugih elemenata instalacija s horizontalnom osom rotacije. Takve instalacije su posebno efikasne u područjima sa promjenjivim vjetrovima. Vertikalno-aksijalne turbine rade pri malim brzinama vjetra i bilo kojem smjeru vjetra bez orijentacije na vjetar, ali imaju nisku efikasnost.
Autor ideje o stvaranju turbine sa vertikalnom osom rotacije (turbina u obliku slova H) je francuski inženjer George Jean Marie Darius (Jean Marie Darier). Ovaj tip vjetrogeneratora patentiran je 1931. Za razliku od turbina s horizontalnom osom, turbine u obliku slova H "hvataju" vjetar dok mijenja smjer bez promjene položaja samog rotora. Stoga vjetrogeneratori ovog tipa nemaju "rep" i izgledaju kao bure. Rotor ima vertikalna osa rotacije i sastoji se od dvije do četiri zakrivljene lopatice.
Lopatice formiraju prostornu strukturu koja se rotira pod dejstvom sila podizanja koje nastaju na lopaticama usled strujanja vetra. U rotoru Daria koeficijent iskorištenja energije vjetra dostiže vrijednosti od 0,300,35. Nedavno je izvršen razvoj Darrieus rotacionog motora s ravnim lopaticama. Sada se vjetrogenerator Darrieus može smatrati glavnim konkurentom vjetrogeneratora tipa lopatica.
Instalacija ima dosta visoka efikasnost, ali to stvara ozbiljna opterećenja na jarbolu. Sistem takođe ima veliki startni moment, koji je teško generisati vetrom. Najčešće se to radi vanjskim utjecajem.
Drugi tip vjetrobrana je Savonius rotor, koji je kreirao finski inženjer Sigurt Savonius 1922. Obrtni moment nastaje kada zrak struji oko rotora zbog različitog otpora konveksnih i konkavnih dijelova rotora. Točak je jednostavan, ali ima vrlo nizak faktor iskorištenja energije vjetra - samo 0,1-0,15.
Glavna prednost vertikalni vetrogeneratori je da im nije potreban mehanizam za orijentaciju prema vjetru. Njihov generator i drugi mehanizmi nalaze se na maloj visini u blizini baze. Sve to značajno pojednostavljuje dizajn. Radni elementi se nalaze blizu tla, što ih čini lakšim za održavanje. Mala minimalna radna brzina vjetra (2-2,5 m/s) proizvodi manje buke.
Međutim, ozbiljan nedostatak ovih vetroturbina je značajna promena uslova strujanja oko krila tokom jedne rotacije rotora, koja se ciklično ponavlja tokom rada. Zbog gubitaka u rotaciji u odnosu na strujanje zraka, većina vjetroturbina s vertikalnom osom rotacije gotovo je upola efikasna od onih s horizontalnom osom.
Potraga za novim rješenjima u energiji vjetra se nastavlja, a već postoje originalni izumi, na primjer, turbojedro. Vjetrogenerator je montiran u obliku dugačke vertikalne cijevi visine 100 m, u kojoj zbog temperaturnog gradijenta između krajeva cijevi dolazi do snažnog strujanja zraka. Predlaže se da se sam električni generator, zajedno s turbinom, ugradi u cijev, zbog čega će protok zraka osigurati rotaciju turbine. Kao što pokazuje praksa rada ovakvih vjetrogeneratora, nakon okretanja turbine i posebnog zagrijavanja zraka na donjem rubu cijevi, čak i pri tihom vjetru (i zatišju), u cijevi se uspostavlja snažan i stabilan protok zraka. . To čini takve vjetroturbine obećavajućim, ali samo u nenaseljenim područjima (prilikom rada, takvo postrojenje usisava ne samo male objekte, već i velike životinje u cijev). Ove instalacije su okružene posebnom zaštitnom mrežom, a upravljački sistem se nalazi na dovoljnoj udaljenosti.
Turbosail
Stručnjaci rade na stvaranju posebnog uređaja za sabijanje vjetra - difuzora (energija vjetra kompaktora). U toku godine vetroturbina ovog tipa uspeva da „ulovi” 4-5 puta više energije od konvencionalne. Velika brzina Rotacija vjetrobranskog točka se postiže pomoću difuzora. U njegovom uskom dijelu strujanje zraka je posebno brzo, čak i uz relativno slab vjetar.
Vjetrogenerator sa difuzorom
Kao što je poznato, brzina vjetra raste sa visinom, što stvara povoljnije uslove za korištenje vjetrogeneratora. Zmajevi su izmišljeni u Kini prije otprilike 2.300 godina. Ideja o korištenju zmaja za podizanje vjetrogeneratora na visinu postepeno se ostvaruje.
Švicarski dizajneri iz kompanije Etra predstavili su novi dizajn zmajeva na naduvavanje koji mogu podići do 100 kg sa težinom krila od 2,5 kg. Mogu se koristiti za ugradnju na morska plovila i podizanje vjetroturbina na velike visine (do 4 km). Godine 2008. sličan sistem je testiran tokom putovanja kontejnerskog broda Beluga SkySails od Njemačke do Venecuele (ušteda goriva iznosila je preko 1.000 dolara dnevno).
Na primjer, u Hamburgu je kompanija Beluga Shipping instalirala takav sistem na dizel brodu za rasute terete Beluga SkySails. Zmaj u obliku paraglajdera veličine 160 m2 podiže se u zrak na visinu do 300 m zbog sile podizanja vjetra. Paraglajder je podijeljen na odjeljke u koje se, na komandu kompjutera, dovodi komprimirani zrak kroz elastične cijevi. Kompanija Beluga SkySails planira opremiti oko 400 teretnih brodova takvim sistemom do 2013. godine.
Glave vjetra "Windcatcher"
Dizajn vjetroglave “Windcatcher” ima zanimljivo rješenje. Rotirajuće kućište generatora napravljeno je prilično dugo (oko 0,5 m), u srednjem dijelu (u intervalu od prirubnice generatora do lopatica) nalazi se mehanizam za preklapanje lopatica. Po principu rada sličan je mehanizmu za otvaranje automatskog kišobrana, a oštrice podsjećaju na krilo zmaja. Kako bi se osiguralo da se oštrice ne naslanjaju jedna na drugu tokom preklapanja, njihove osi za pričvršćivanje su blago pomaknute. Četiri oštrice (kroz jednu) idu prema unutra, a četiri prema van. Nakon sklapanja, otpor vjetrenjače je smanjen za skoro četiri puta, a koeficijent aerodinamičkog otpora za skoro dva.
U gornjem dijelu nosača vjetrenjače postavljen je „jaram“ s okomitom osom rotacije. Na jednom kraju je vjetrogenerator, a na drugom protuteg. Pri slabom vjetru vjetrogenerator se uz pomoć protuteže podiže iznad gornjeg nivoa nosača, a osa vjetroturbine je horizontalna. Kako se vjetar povećava, pritisak na točak vjetra raste i on počinje padati, okrećući se oko horizontalne ose. Tako funkcionira još jedan sistem „bijega“ od jakog vjetra. Dizajn omogućava proširenje klackalica tako da su vjetrogeneratori postavljeni jedan iza drugog. Ispada da je to neka vrsta vijenca od identičnih modula, koji pri slabom vjetru stoje jedan iznad drugog, a pri jakom vjetru se spuštaju, "skrivajući se" u "sjeni vjetra" vjetrobrana. Ovo takođe uključuje sposobnost sistema da se prilagodi spoljašnjem opterećenju.
Vjetrogenerator Eolic
Dizajneri Marcos Madia, Sergio Oashi i Juan Manuel Pantano razvili su prijenosni vjetrogenerator Eolic. Za proizvodnju uređaja korišteni su samo materijali od aluminija i karbonskih vlakana. IN sastavljena forma Eolic turbina je duga oko 170 cm Da bi se Eolic doveo u radno stanje, bit će potrebne 2-3 osobe, a ovaj proces će trajati 15-20 minuta. Ovaj vjetrogenerator se može sklopiti za nošenje.
Dizajnerski vjetrogenerator Revolution Air
Danas postoji mnogo dizajnerskih projekata i razvoja. Tako je francuski dizajner Philippe Starck stvorio vjetrogenerator Revolution Air. Projektni projekat vjetrenjače zove se “Demokratska ekologija”.
Vjetrogenerator Energy Ball
Međunarodna grupa dizajnera i inženjera Home-energy predstavila je svoj proizvod – vjetrogenerator Energy Ball. Glavna karakteristika novog proizvoda je raspored oštrica na njemu kao sfera. Svi su spojeni na rotor na oba kraja. Kada vjetar prođe kroz njih, on duva paralelno s rotorom, što povećava efikasnost generatora. Energy Ball može raditi čak i pri vrlo malim brzinama vjetra i proizvodi mnogo manje buke od konvencionalnih vjetroturbina.
Tretjakovski vjetrogenerator
Jedinstvenu vjetroturbinu kreirali su dizajneri iz Samare. Kada se koristi u urbanom okruženju, jeftiniji je, ekonomičniji i moćniji od svojih evropskih kolega. Tretjakovski vjetrogenerator je usisnik zraka koji hvata čak i relativno slab vazdušne struje. Novi proizvod počinje proizvoditi korisnu energiju već pri brzini od 1,4 m/s. Osim toga, nije potrebna skupa instalacija: instalacija se može postaviti na zgradu, jarbol, most, itd. Ima visinu od 1 m i dužinu od 1,4 m. Efikasnost je konstantna - oko 52%. Snaga industrijskog uređaja je 5 kW. Na udaljenosti od 2 m buka vjetroelektrane je manja od 20 dB (za poređenje: buka ventilatora je od 30 do 50 dB).
Američka kompanija Wind Tronics iz Michigana razvila je kompaktnu vjetroturbinu za korištenje u privatnim domaćinstvima. Tehnološki programer je Wind Tronics, a proizvodni gigant Honeywell je započeo proizvodnju vjetroturbina. Dizajn uključuje nultu štetu po okoliš.
Ova instalacija koristi turbinski impeler sistema Blade Tip Power System (BTPS), koji omogućava vjetrogeneratoru da radi u mnogo širem rasponu brzina vjetra, istovremeno smanjujući mehanički otpor i težinu turbine. Wind Tronics počinje da se okreće brzinom vetra od samo 0,45 m/s i radi do brzine od 20,1 m/s! Proračuni pokazuju da takva turbina proizvodi električnu energiju u prosjeku 50% češće i duže od tradicionalnih vjetrogeneratora. Inače, automatika sa anemometrom koji je stalno priključen na njega prati brzinu i smjer vjetra. Kada se postigne maksimalna radna brzina, turbina se jednostavno okreće prema vjetru sa aerodinamičnom stranom. Automatizacija sistema odmah reaguje na kišu koja se smrzava koja može izazvati zaleđivanje. Tehnologija je već patentirana u više od 120 zemalja.
Interes za male vjetroturbine raste širom svijeta. Mnoge kompanije koje rade na rješavanju ovog problema bile su prilično uspješne u kreiranju vlastitih originalnih rješenja.
Kompanija Optiwind proizvodi originalne vjetroturbine Optiwind 300 (300 kW, cijena – 75 hiljada eura) i Optiwind 150 (150 kW, cijena – 35 hiljada eura). Dizajnirani su za kolektivnu uštedu energije u selima i farme(Sl. 12). Glavna ideja je prikupljanje energije vjetra pomoću složenih struktura od nekoliko turbina na pristojnoj visini. Optiwind 300 je opremljen tornjem od 61 metar, akceleratorska platforma je prečnika 13 m, a prečnik svake turbine je 6,5 m.
Dizajn GEDAYC turbine ima neobičan izgled (slika 13). Mala težina omogućava turbini da efikasno rotira električni generator pri brzini vjetra od 6 m/s. Novi dizajn oštrice koristi princip sličan "sistemu" zmaj. GEDAYC turbine su već instalirane na tri vjetroturbine od 500 kW koje snabdijevaju rudnike energijom. Ugradnja GEDAYC turbina i njihov probni rad su pokazali da zahvaljujući novi dizajn turbine su lakše, pogodnije za transport i lakše za održavanje.
Razvio Earth Tronics novi tip"kućne" vjetroturbine iz Honeywella. Sistem omogućava generiranje električne energije na vrhovima lopatica, a ne na osi (kao što je poznato, brzina rotacije vrhova lopatica je mnogo veća od brzine rotacije ose). Dakle, Honeywell turbina ne koristi mjenjač i generator, kao kod konvencionalnih vjetrogeneratora, što pojednostavljuje dizajn, smanjuje njenu težinu i prag brzine vjetra pri kojem vjetrogenerator počinje proizvoditi električnu energiju.
U Kini je kreiran pilot projekat vetrogeneratora sa magnetnom levitacijom. Magnetna suspenzija je omogućila smanjenje početne brzine vjetra na 1,5 m/s i, shodno tome, povećanje ukupne snage generatora tokom godine za 20%, što bi trebalo smanjiti troškove proizvedene električne energije.
Maglev Wind Turbine Technologies sa sjedištem u Arizoni namjerava proizvoditi vjetroturbine s vertikalnom osom Maglev Turbine maksimalna snaga 1 GW. Ovaj egzotični model vjetroturbine izgleda kao visoka zgrada, ali je mali u odnosu na svoju snagu. Jedna Maglev turbina može obezbijediti energiju za 750 hiljada domova i pokriva površinu (uključujući zonu isključenja) od oko 40 hektara. Ovu turbinu je izumio izumitelj Ed Mazur, osnivač MWTT-a. Maglev turbina lebdi na magnetskoj levitaciji. Glavne komponente nove instalacije nalaze se na nivou tla, što ih čini lakšim za održavanje. U teoriji, nova turbina normalno radi i na ekstremno slabim vjetrovima i na vrlo jakim (preko 40 m/s). Kompanija namerava da otvori naučne i edukativni centri blizu njihovih turbina.
Proučavajući kreativno naslijeđe briljantnog ruskog inženjera Vladimira Šuhova (1853-1939), stručnjaci iz Inbitek-TI LLC-a skrenuli su pažnju na njegove ideje o korištenju hiperboloida čelične šipke u arhitekturi i građevinarstvu.
Vjetroturbina hiperboloidnog tipa
Potencijal ovakvih struktura danas nije u potpunosti proučen niti istražen. Takođe je poznato da je Šuhov svoj rad sa hiperboloidima nazvao „istraživanjem“. Na temelju njegovih ideja nastao je razvoj vjetrogeneratora rotorskog tipa potpuno novog dizajna. Ovaj dizajn će omogućiti proizvodnju električne energije čak i pri vrlo malim brzinama vjetra. Za početak iz mirovanja potrebna je brzina vjetra od 1,4 m/s. Ovo se postiže upotrebom efekta levitacije rotora vjetrogeneratora. Vetrogenerator ovog tipa može da počne da radi čak i pri rastućim strujama vazduha, što se obično dešava pored reke, jezera ili močvare.
Mobilna vjetroturbina
Još jedan zanimljiv projekat - vjetrogenerator Mobile Wind Turbine - razvili su dizajneri studija Pope Design (Sl. 17). Ovo je mobilni vjetrogenerator smješten na bazi kamiona. Za upravljanje mobilnom vjetroturbinom potreban je samo operater-vozač. Ovaj vjetrogenerator se može koristiti u područjima prirodnih katastrofa, prilikom likvidacije posljedica vanrednog stanja i prilikom obnove infrastrukture.
Trenutno stanje energije vjetra, predloženi projekti i tehnička rješenja vjetrogeneratori i "kompaktori vjetra" omogućavaju stvaranje mini vjetroelektrana za privatnu upotrebu gotovo svugdje. Prag brzine za pokretanje vjetrogeneratora značajno je smanjen zahvaljujući tehnički razvoj, indikatori težine i veličine vjetroturbina su također smanjeni. Ovo vam omogućava da radite sa vjetroelektranama u "kućnim" uslovima.
Vrste vjetroturbina
Regionalni centar za energetsku efikasnost Krimskog federalnog univerziteta po imenu V.I. Kompetentni centar za uštedu energije