Sreda, 24. julij 2019 08:59 Vse informacije
 

Za pregledovanje vsebine nekaterih datotek na tem spletišču potrebujete Acrobat Reader 4.0 ali novejši!

Osnovni tipi veternih turbin

V preteklosti znane veterne turbine so generirale moč na principu upora. Moderne veterne turbine generirajo moč na principu vzgona in razvijejo glede na uporovni tip turbin mnogo večji koeficient moči Cp.

Vzgonski tip Horizontalna os vrtenja - HAWT
Vertikalna os vrtenja - VAWT: Darreiusova turbina
Uporovni tip Horizontalna os vrtenja: Mlin na veter
Vertikalna os vrtenja: Savoniusova turbina, Windside turbina
Tabela 1: Delitev veternih turbin

Turbine uporovnega tipa so počasi tekoče, razvijejo pa visok vrtilni moment. Turbine vzgonskega tipa pa so hitro tekoče in razvijajo majhen vrtilni moment. Za primerjavo veternih turbin uporabljamo razmerje hitrosti.

Definicija razmerja hitrosti l:

Razmerje hitrosti je koeficient med hitrostjo (konca) lopatice in hitrostjo vetra:

kjer je:

r- polmer rotorja (m) ,
w
- kotna hitrost rotorja (rad/s)
v- hitrost vetra (m/s)

Definicija izhodne moči iz turbine P(W):

kjer je:

r- gostota zraka (1.2 kg/m3)
Cp-koeficient moči
A- površina rotorja z normalo v smeri vetra (m2)
v- hitrost vetra (m/s)

Izhodno moč lahko izračunate s programom za horizontalne ali vertikalne turbine. Koeficient moči je merilo za izkoristek veterne turbine. Pri maksimalnem koeficientu moči Cpmax = 0.59 (Betzov koeficient), bi idealna turbina obratovala z izkoristkom 88.8%. Današnji konstrukcijski prijemi omogočajo, da veterne turbine dosegajo koeficient moči okrog 0.4, kar je razvidno iz Grafa 1.


Graf 1: Koeficient moči v odvisnosti od razmerja hitrosti.

Iz Grafa 1. je razvidno, da turbine uporovnega tipa dosegajo največjo moč pri hitrostih rotorja, ki so manjše od hitrosti vetra (l < 1).Turbine vzgonskega tipa pa dosegajo največjo moč, pri hitrostih rotorja, ki so nekajkrat večje od hitrosti vetra, na grafu vidimo da je (l > 4).

Primerjava med horizontalnimi in vertikalnimi turbinami vzgonskega tipa

  Horizontalne veterne turbine Vertikalne veterne turbine
Zmožnost prilagoditve smeri vetra slabša zelo dobra
Generacija zvoka pri obratovanju večja manjša
Krmiljenje nastavnega kota lopatice enostavno težje
Oblika lopatice nesimetrična simetrična
Možnost samozagona mogoča nemogoča
Vzdrževanje težje lažje
Tabela 2: Primerjava turbin

Podrobnejši pregled lastnosti iz tabele 2:

  1. Vertikalne turbine so neodvisne od smeri vetra. Pri večjih horizontalnih turbinah opravlja usmerjanje rotorja servomotor, kar dodatno povečuje ceno turbine. Če je sprememba smeri hitra, nastopijo na gredi rotorja horizontalne turbine velike obremenitve.
  2. Literatura navaja, da povzroča horizontalna veterna turbina nekoliko večji hrup od vertikalne. O hrupu je smiselno govoriti pri hitrostih vetra tja do 50 km/h. Pri večjih hitrostih vetra, veter (burja) sam po sebi ustvarja mnogo večji hrup kot veterna turbina.
  3. Pri horizontalnih turbinah je poznanih več sistemov krmiljenja nastavnega kota. Pri vertikalnih turbinah je krmiljenje nastavnega kota lopatice zapleteno. Večina vertikalnih turbin ima zato nepremične lopatice, vendar zaradi tega nekoliko večjo obodno hitrost rotorja.
  4. Vertikalne turbine uporabljajo simetrične profile, ki jih je lažje izdelati od nesimetričnih. Horizontalne turbine uporabljajo nesimetrične profile, poleg tega se presek profila spreminja, prav tako je lopatica glede na svojo vzdolžno os zavita, to pa pomeni občutno dražjo izdelavo.
  5. Horizontalne turbine startajo samodejno, kar vertikalne turbine ne zmorejo. Vertikalne turbine startamo tako, da uporabimo generator kot elektromotor. Ko doseže rotor vertikalne turbine določeno hitrost, se elektromotor izklopi, vzgonske sile pa rotor pospešujejo do določene hitrosti, ko se vklopi generator. Druga možnost zagona vertikalnih turbin je dograditev rotorja uporovnega tipa (Savoniusov rotor), ki nekoliko zmanjša koeficient moči.
  6. Vertikalne turbine se lažje vzdržujejo, saj je generator in multiplikator pri tleh.

 

Prikaz nekaterih izvedb veternih turbin

 


Turbina uporovnega tipa vrste Windside.
(Windside)

 


Vertikalna Darreiusova turbina. Prigrajena sta dva uporovna Savoniusova rotorja, ki omogočata zagon. Lopatice so oblikovane po posebni krivulji, kar omogoča da v lopatici ni upogibnega napetostnega stanja.Veter lahko piha iz katerekoli smeri.
(Wiatraki)

 


Horizontalna turbina vzgonskega tipa. Rotor premika po smeri vetra servomotor.
(Nordex)

Podvojitev porabe?

12. november 2007
Po študiji Sveta za energijo (WEC), ki so jo danes predstavili na svetovni energetski konferenci v Rimu, naj bi se povpraševanje po energiji do leta 2050 podvojilo. Poznavalci razmer ocenjujejo, da se bodo cene energije v vseh oblikah - nafta, plin, premog, elektrika, vetrne in vodne zmogljivosti ter jedrska energija - znatno povišale.

 

Rekordna rast!

02. februar 2007
Evropski trg električne energije, pridobljene s pomočjo vetra, je v lanskem letu dosegel rekordno vrednost. Skupna zmogljivost proizvodnje se je povečala na nekaj več kot 48 gigavatov moči, trg pa je bil vreden okoli devet milijard evrov. Slednje je kar 23 odstotkov več kot leta 2005, kažejo podatki evropskega združenja za vetrno energijo EWEA.
Po podatkih tega združenja, bi, ob predpostavki povprečnega števila vetrovnih dni, lahko proizvodnja električne energije znašala 100 teravatnih ur, kar bi pomenilo nekaj več kot 3 odstotke porabe elektrike v Evropski uniji. Vetrna energija je že sedmo leto zapored na drugem mestu po rasti novih proizvodnih zmogljivosti, prehiteva jo le proizvodnja električne energije iz bioplinarn.

 

Copyright (c) 2001 - 2007 Damjan Božič Vse informacije
Prva objava: 17. september 2001