МенюРубрики

Вертикальний вітрогенератор

Колосальна енергія вітру, як і дикий необ'їжджений мустанг некеровані

Вітер і дикий мустанг при колосальній енергії абсолютно непередбачувані. Дикого жеребця можна приборкати, а вертикальний вітрогенератор своєрідний аналог такої упряжі –він буде виробляти енергію незалежно від напряму повітряного потоку. А ККД вертикальних вітряків на 40% вище, ніж у горизонтальних вітрогенераторів

Rozetka UA

Вертикальний вітрогенератор

Серед усіх альтернативних джерел енергії є один особливий, який присутній скрізь і завжди. Він і в пустелі і в морі, він і вдень і вночі – це вітер. Здавалося б вітрогенератор ідеальне пристрій щоб забезпечити свій будинок безкоштовним електрикою, але саме для вітру характерна онтологічна дихотомія – він одночасно і постійний, і непередбачуваний.

Зол — повелитель вітрів у греків
Rozetka UA

Дволика енергія вітру

На Землі немає такого місця, де ніколи не дмуть вітри. Вони можуть бути слабкі, а в якісь періоди може бути повний штиль, але це витрати атмосферних явищ. У глобальному поданні вітер є завжди. Однак його напрямок абсолютно непередбачувано!

Звичайні горизонтальні вітрогенератори потребують складної системи орієнтації «за вітром». Вони або повертаються повністю, або ж у них лопаті змінюють кут нахилу. Але це ускладнення конструкції прямо позначається на вартості та надійності.

Однак є вертикальні вітрогенератори, для яких цієї проблеми не існує в принципі! Їм абсолютно без різниці напрям вітру, головне щоб він був. І що особливо привабливо – працювати вертикальний вітрогенератор починає при меншій швидкості повітряного потоку.

Переваги і недоліки вертикальних вітрогенераторів

Придумати і намалювати схему на папері, це зовсім не те ж саме, що втілити її в реальність. На практиці вилазять деякі вади, які доводиться якось нівелювати. Наприклад, потік повітря чинить негативний тиск на лопатки турбіни. З одного боку вітер закручує їх, а коли вони повертаються у вихідне положення, то цей потік чинить опір.

Якщо горизонтальний вітрогенератор можна заглушити при штормовому вітрі простим поворотом лопатей, то у вертикальній конструкцією цього зробити неможливо.

Саме ці недоліки на початковому етапі розвитку альтернативної енергетики, зробили вертикальні вітрогенератори аутсайдерами в своєму сегменті.

Зараз становище кардинально змінилося! У 2008 році, дослідники з Каліфорнійського технічного університету довели, що при скрупульозному проектуванні та використанні сучасних композитних матеріалів, маючи однакові розміри, вертикальний вітрогенератор дає в 10 разів більше енергії, ніж його горизонтальний конкурент.

Основні переваги вертикальних вітряків наступні:

  • Не потрібно орієнтація за напрямком вітру;
  • Витримує вдвічі більшу швидкість повітряного потоку;
  • Починають працювати при менших швидкостях вітру;
  • Оснащуються більш простим і надійним редуктором;
  • Не потребують високих щоглах;
  • Центрування конструкції надійна, так як вся система знаходиться на одній центральній осі, а центр ваги зміщений вниз. Тому зведення вертикального вітрогенератора обходиться дешевше;
  • Блок управління знаходиться внизу, тому обслуговування і ремонт виконати набагато простіше;
  • Вимагають майданчик менших розмірів;

 

Беручи до уваги, що виготовлення вертикальних вітрогенераторів обходиться дешевше, багато ентузіасти альтернативної енергетики сходяться на думці, що є явні ознаки картельної змови. Тому на ринку вже 15 років випускаються міні - та мікромоделі таких генераторів, орієнтовані на приватний сектор.

Спіральний ротор Дар'є

Еволюція вертикальних вітрогенераторів

Перші вертикальні млини з'явилися в Китаї майже 2000 років тому. Через тисячу років їх заново винайшли в Персії. Але пристосовувати такі конструкції для вироблення електроенергії почали в самому кінці 19-го століття.

Креслення з австрійського патенту Савоніуса 1925

 

Спроби усунути базові вади були спрямовані на конструкцію і форму лопатей. За 130 років з'явилося кілька модифікацій, які не піддаються безальтернативною систематизації. Тому почати їх опис треба з найбільш легких у виготовленні, нехай навіть вони не такі ефективні, як сучасні розробки.

Модель Савоніуса

Винайшов лопаті такого типу фінська інженера сто років тому.

 

У виготовленні вона надзвичайно проста і надійна в експлуатації. Але так як лопаті працюють тільки за рахунок різниці тиску, то ефективність залишає бажати кращого.

В приватному секторі, саме вітрогенератори Савоніуса частіше використовуються як стартова модель. Важливо тільки не проґавити особливість розташування лопатей відносно один одного, і залишити невеликий просвіт між ними.

Базовий вада вітрогенератора Савоніуса криється в змінних навантаженнях на лопаті, які викликані ефектом Магнуса. Тому в Голландії модернізували конструкцію, шляхом закручування лопатей в спіралі.

Називається такий вертикальний вітрогенератор Windwokkel (Обтічник Вітру).

Модель Дарині

Наприкінці 20-х років минулого століття, французький льотчик Дарині додумався використовувати підйомну силу крила, для збільшення ефективність вертикального вітрогенератора. Симбіоз надзвичайно ефективний, і навіть зараз ще не існує реальних математичних моделей, що описують фізичні процеси в такому вітрогенераторі! Досить сказати, що в 2010 році, в Новосибірському відділенні РАН було проведено повномасштабне дослідження вітрогенератора Дарині, і вчені чітко обґрунтували наступний факт: коефіцієнт енергоперетворення в ідеально спроектованої конструкції вертикального вітрогенератора Дарині – 0,72.

Щоб зрозуміти глибину цього факту, треба згадати, що теоретично доведений межа ефективності для будь-яких типів горизонтальних вітрогенераторів, не може перевищувати 0,593. А на практиці, він навіть не досягає 0,45.

Причина такого якісного стрибка в тому, що окрім різниці тиску вітру на лопаті, в конструкції Дарині задіяний ефект аеродинамічної піднімальної сили крила. Тому швидкість обертання вертикальної турбіни Дарині може перевищувати швидкість набігаючого повітряного потоку в 3-4 рази!

Існує кілька різновидів вітротурбіни Дарині:

  • О-тип (віночок);

  • Н-тип (Giro Mill);

  • Спіральна турбіна Горлова.

Ідеальний проект передбачає три лопаті. Так як при двох лопатях утруднений автозапуск, а чотири і більше лопаті знижують продуктивність.У деяких конструкціях, для автозапуску використовують гібридну систему, для цього вітрогенератор Савоніуса інтегрують всередину конструкції Дарині.

 

Екзотичні системи вертикальних вітрогенераторів

Близько 12 років тому, французький винахідник Додання, придумав ні на що не схожий вертикальний вітрогенератор і назвав його Panemon.

Система дуже оригінальна, і кустарі одинаки відтворювали її в своїх приватних будинках.

В Хорватії встановили більш серйозний прототип.

В Голландії придумали і запустили в дрібносерійне виробництво «Енергетичний куля».

Це жахлива химера вертикального і горизонтального вітрогенератора, виробляє близько 700 вт вже за 1,5 м/с. Крім звичайних динамічних сил описаних вище, в даній конструкції був врахований ефект Вентурі. Це приватне відгалуження від ефекту Бернуллі, яке проявляється в падінні тиску при проходженні повітря через вузький простір.

Сенсація альтернативної енергетики

Одним з найбільш слабких місць у вертикальних вітрогенераторів є опорний підшипник. Маса всієї конструкції тисне на опору викликаючи її втомну деструкцію, а механічне тертя знижує продуктивність. Щоб обійти цей недолік, один китайсько-німецький консорціум запропонував використовувати магнітні підшипники з ефектом левітації.

Форми лопаток турбіни можуть бути різні, але центральний вал в цих моделях тримається на магнітному підшипнику – левітірует. Перевірка працездатності конструкції вертикального вітрогенератора на магнітом підшипнику, продемонструвала високу ефективність змінюються вітрових умовах порівняно з аналогічною системою без такої опори

Феномен магліва (магнитной левитации) заснований на відштовхуванні однойменних полюсів постійних магнітів. Використання пари постійних неодимових магнітів, з реальною підтримкою магнітної левітації, досить легко випробовується на практиці. Два кільцевих магніту звернених один до одного однаковими полюсами демонструю досить сильне відштовхування, щоб тримати обидві поверхні на відстані один від одного. Сила, створювана в результаті цього відштовхування, використовується для підвіски і є досить потужною, щоб врівноважити вага об'єкта залежно від потужності магнітного поля.

У цьому проекті вдалося реалізувати технологію досягнення вертикальної орієнтації з допомогою роторів, а також генератора осьового потоку. Однак є нюанси, які дійсно відрізняють систему, що працює на постійних магнітах, від електромагнітів.

У конструкції вітряка з осьовим потоком, працездатність заснована на генераторах з постійними магнітами. У них концепція магнітів і магнітних полів є домінуючим фактором у цій формі роботи. Ці генератори мають повітряний зазор, перпендикулярний осі обертання. Одночасно, повітряний зазор створює магнітні потоки, паралельні осі.

Технологія maglev, служить ефективною заміною шарикопідшипників, що використовуються у типовій вітротурбін, і зазвичай реалізується з постійними магнітами.

Левітація використовується між обертовим валом турбіни і основою всієї системи вітряка. При наявності відповідних механізмів вдається використовувати дуже слабкі вітру для виробництва електроенергії. Правильно розміщені магніти формує магнітне поле, а мідні котушки будуть сприяти захопленню напруги із-за зміни магнітного поля.

Така система може працювати при швидкості вітру 1 м/с, і підтримує генерацію до шквальних поривів в 55 м/с. Згідно з дослідженням, генеруюча потужність вітрової турбіни Магліва вище на 20% у порівнянні з звичайними вітряними турбінами, а експлуатаційні витрати на 50% нижче.

Вітрогенератори МагЛев виробляються і продаються в США з 2014 року.

В коментарях прикрикриплен Прайс лист чисто для ознайомлення з різновид турбін Магліва,і додаткову корисну інформацію:

Характеристики ротора Дар'є

Розробка вітрогенератора з вертикальною віссю

 


Ймовірно, Вам також сподобаються такі матеріали:

Вертикальний вітрогенератор

Вітрогенератор для приватного будинку


Спасибі, що дочитали до кінця!

Не забувайте підписатися на наш канал, в ДЗЕНе

Еслі стаття Вам сподобалася!

Діліться з друзями, залишайте ваші коментарі

Слідкуйте за нами у twitter: https://twitter.com/Alter2201

Добавляйтесь в нашу групу в ВК:

ALTER220 Портал про альтернативну енергію

і пропонуйте теми для обговорень, разом буде цікавіше!!!

 

Коментарі

Додати коментар

Вашу адресу email не буде опубліковано. Обов'язкові поля позначені *

\n\n<\/ins>\n","html_block":"\n\n<\/ins>\n","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});\n\n<\/ins>\n","html_block":"\n\n<\/ins>\n","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});","html_block":"","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});\n<\/ins>\n\n<\/center>","html_block":"