Как работают вертикальные ветрогенераторы. Каковы их главные преимущества перед горизонтальными моделями. Почему вертикальные ветряки эффективнее в городских условиях. Какие перспективы у вертикальных ветрогенераторов в будущем.
Принцип работы вертикальных ветрогенераторов
Вертикальные ветрогенераторы представляют собой установки с вертикальной осью вращения лопастей. В отличие от традиционных горизонтальных моделей, их лопасти расположены вертикально и вращаются вокруг мачты.
Основные элементы конструкции вертикального ветрогенератора:
- Вертикальный ротор с лопастями
- Генератор
- Мачта
- Контроллер
- Инвертор
Принцип работы заключается в следующем:
- Под воздействием ветра лопасти ротора начинают вращаться вокруг вертикальной оси.
- Вращение передается на вал генератора.
- Генератор преобразует механическую энергию вращения в электрическую.
- Контроллер регулирует параметры вырабатываемого тока.
- Инвертор преобразует постоянный ток в переменный, пригодный для использования.
Ключевые преимущества вертикальных ветрогенераторов
Вертикальные ветряные турбины имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с горизонтальными моделями:
- Независимость от направления ветра — нет необходимости в устройстве ориентации
- Низкий уровень шума при работе
- Компактные размеры — можно устанавливать на крышах зданий
- Более высокая эффективность при слабом и турбулентном ветре
- Простота конструкции и обслуживания
- Безопасность для птиц
- Эстетичный внешний вид
Эффективность вертикальных ветрогенераторов в городских условиях
Вертикальные ветряные турбины особенно эффективны для использования в городской среде по следующим причинам:
- Компактность — можно устанавливать на крышах и фасадах зданий
- Низкий уровень шума — не создают дискомфорта для жителей
- Эффективная работа при турбулентных потоках воздуха между зданиями
- Безопасность — отсутствие больших вращающихся лопастей
- Эстетичный дизайн — легко вписываются в городскую архитектуру
Сравнение вертикальных и горизонтальных ветрогенераторов
Рассмотрим основные отличия вертикальных и горизонтальных ветряных турбин:
Параметр | Вертикальные | Горизонтальные |
---|---|---|
Ориентация на ветер | Не требуется | Необходима |
Эффективность при слабом ветре | Высокая | Низкая |
Уровень шума | Низкий | Высокий |
Габариты | Компактные | Крупногабаритные |
Стоимость обслуживания | Низкая | Высокая |
Типы вертикальных ветрогенераторов
Существует несколько основных типов вертикальных ветряных турбин:
Ротор Савониуса
Простейший тип с S-образными лопастями. Отличается низкой стартовой скоростью ветра, но имеет невысокий КПД.
Ротор Дарье
Имеет 2-3 изогнутые лопасти аэродинамического профиля. Обладает высоким КПД, но требует высокой начальной скорости ветра.
H-образный ротор
Разновидность ротора Дарье с прямыми вертикальными лопастями. Сочетает преимущества обоих типов.
Перспективы развития вертикальных ветрогенераторов
Вертикальные ветряные турбины имеют большой потенциал развития:
- Совершенствование аэродинамики лопастей для повышения КПД
- Разработка гибридных систем с солнечными панелями
- Создание мощных морских ветропарков из вертикальных турбин
- Интеграция в конструкции зданий для генерации энергии
- Использование в малой распределенной энергетике
По прогнозам экспертов, доля вертикальных ветрогенераторов на рынке возобновляемой энергетики будет расти в ближайшие годы.
Применение вертикальных ветрогенераторов
Вертикальные ветряные турбины находят применение в различных сферах:
- Энергоснабжение частных домов и небольших предприятий
- Уличное освещение на автономном питании
- Зарядные станции для электромобилей
- Энергообеспечение удаленных объектов
- Маломощные ветропарки в городах
- Мобильные источники энергии
Гибкость в применении — одно из ключевых преимуществ вертикальных ветрогенераторов.
Факторы, влияющие на эффективность вертикальных ветрогенераторов
На производительность вертикальных ветряных турбин влияют следующие факторы:
- Скорость и стабильность ветра в месте установки
- Высота размещения ротора
- Аэродинамические характеристики лопастей
- Количество лопастей и их форма
- КПД генератора
- Качество изготовления компонентов
Учет этих факторов позволяет оптимизировать конструкцию и повысить эффективность вертикальных ветрогенераторов.
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.
- 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.
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/Спецификация | VE-micro | VE-mini | VE-1 | VE-1. 5 | VE-2 | VE-3 |
Номинальная мощность, кВт | 0.25 | 0.5 | 1 | 1,5 | 2 | 3 |
Максимальная мощность, кВт | 0.75 | 1.5 | 3 | 4,5 | 5 | 9 |
Пусковая скорость ветра, м/с | 0.3 | 0.3 | 0,4 | 0,7 | 0,8 | 0,9 |
Скорость ветра для устойчивой зарядки АКБ, м/с | 2 | 2 | 2 | 2,5 | 2,5 | 2,5 |
Скорость ветра для номинальной мощности, м/с | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
Диаметр ветроколеса, м | 1 | 1.3 | 2 | 3 | 4 | 4,8 |
Высота крыла, м | 2 | 3 | 4 | 4 | 4 | 5 |
Вес ветроколеса, кг | 20 | 45 | 80 | 170 | 250 | 360 |
Кол-во крыльев, шт | 3 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 |
Стоимость, $ | 735 | 1365 | 2730 | 4095 | 5250 | 7875 |
Номинальная количество вырабатываемой электроэнергии следующая:
Продукция | Кол-во энергии за час, кВт | Количество энергии за месяц, кВт | Кол-во энергии за год, кВт |
VE-3 | 3 | 2160 | 25920 |
VE-2 | 2 | 1440 | 17280 |
VE-1. 5 | 1.5 | 1080 | 12960 |
VE-1 | 1 | 720 | 8640 |
VE-mini | 0.5 | 360 | 4320 |
VE-micro | 0.25 | 180 | 2160 |
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 ветрогенераторыВетрогенератор 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
Вертикальный ветрогенератор «Аэргон 5 кВт»
Санкт-Петербург
Компании: | 87 473 (+1) |
Товары и услуги: | 110 483 (+2) |
Статьи и публикации: | 6 426 (+1) |
Тендеры и вакансии: | 736 |
Вход в личный кабинет
А ваша компания есть в справочнике?
- Компании
- Товары и услуги
- Тендеры
- Вакансии
- Статьи и публикации
Например: Одежда
410 900 р.
Купить
Вертикальные ветрогенераторы линейки «Аэргон», которые представляют собой ветророторную установку с вертикальной осью вращения, являющейся новейшей разработкой конструкторов Северо-Западного региона.
Рабочий диапазон (м/с) 2 — 45
Страгивание (м/с) 1,7
Начало заряда АБ (м/с) 2,5
Напряжение на АБ ( V) 24
Диапазон t (град. С) от -40 до+60
Генераторов в блоке 2х2500
Тип привода от ротора зубчатый
Размещение генератора под ротором
Скорость ротора (об/мин) 40
Мощность номинал.(Вт) 5000
При ветре (м/сек) 12
Мощность максим. 5400
При ветре (м/сек) 15
повышение оборотоов в 4 раза
Монтажн.стол (высота) 2,4
Ветропривод ротор
Расположение вертикальный
Количество ярусов 2
Крыльев на 1 ярус 3
Экранов на 1 ярус 3
Материал крыльев и экранов пластик
Высота ротора (м) 4
Диаметр ротора (м) 3
Буревая защита есть
Контроллер заряда есть
Срок эксплуатации (лет) >15
Гарантийный срок 1 год
Необходимость контроля нет
Обслуживание 1 р.в год
посмотреть все (6)
Другие товары и услуги компании:
Вертикальный ветрогенератор «Аэргон 1 кВт»
Вертикальные ветрогенераторы линейки «Аэргон», которые представляют собой ветророторную установку с вертикальной осью вращения, являющейся новейшей разработкой конструкторов Северо-Западного региона.
131 200 р.
Вертикальный ветрогенератор «Аэргон 2 кВт»
Вертикальные ветрогенераторы линейки «Аэргон», которые представляют собой ветророторную установку с вертикальной осью вращения, являющейся новейшей разработкой конструкторов Северо-Западного региона.
200 700 р.
Вертикальный ветрогенератор «Аэргон 3 кВт»
Вертикальные ветрогенераторы линейки «Аэргон», которые представляют собой ветророторную установку с вертикальной осью вращения, являющейся новейшей разработкой конструкторов Северо-Западного региона.
284 400 р.
Вертикальный ветрогенератор «Аэргон 0.5 кВт»
Вертикальные ветрогенераторы линейки «Аэргон», которые представляют собой ветророторную установку с вертикальной осью вращения, являющейся новейшей разработкой конструкторов Северо-Западного региона.
94 200 р.
Вертикальные ветрогенератор «Аэргон 1.5 кВт»
Вертикальные ветрогенераторы линейки «Аэргон», которые представляют собой ветророторную установку с вертикальной осью вращения, являющейся новейшей разработкой конструкторов Северо-Западного региона.
150 500 р.
Товары и услуги других компаний:
Контроллер SSWC-10-24-TA 1000W
Интеллектуальная система управления, позволяющая консолидировать энергию, получаемую от ветрогенератора и солнечных модулей
21 476 р.
Контроллер SSWC-10-48-TA 1000W
Интеллектуальная система управления, позволяющая консолидировать энергию, получаемую от ветрогенератора и солнечных модулей
23 954 р.
Контроллер SSWC-30-48-TA 3000W
Интеллектуальная система управления, позволяющая консолидировать энергию, получаемую от ветрогенератора и солнечных модулей
27 022 р.
Контроллер SSWC-30-96-TA 3000WW
Интеллектуальная система управления, позволяющая консолидировать энергию, получаемую от ветрогенератора и солнечных модулей
28 910 р.
Ветрогенератор с вертикальной осью UGE
UGE-1K Размер – 1,8х2м Вес 160 кг Рабочий ветер 2-25м/с Мощность до 1,8кВт Шум – до 27Дб Лопасти – фиберглас, углепластик Без редуктора
29 000 р.
Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения EN-RR1K (для монтажа на крыше), 1 кВт
Ветрогенератор 1 кВт (установка на крышу)
207 680 р.
- Промышленные материалы и оборудование
Энергетика Ветрогенераторы Умный дом
Информация о продавце
ООО «Агара Энергия»
- 8 (812) 385-77-70
- 197022, Россия, Санкт-Петербург, улица Льва Толстого, д. 1/3
- www.agara-e.ru
Поставка энергетического оборудования Liebert, Powerware, Newave, AEG, FG Wilson, Delta. Аккумуляторные батареи, Источники бесперебойного питания, Стабилизаторы напряжения Ветрогенераторы АЭРГОН.
Ветряные турбины с вертикальной осью производят безопасную, экономичную и чистую энергию
Преимущества VAWT по сравнению с HAWT
Во-первых, давайте опишем, как работает ветряная турбина с горизонтальной осью (HAWT). В системе HAWT используются асимметричные лопасти аэродинамического профиля, которые регулярно регулируются для улавливания ветра. HAWT требует механизмов для регулировки шага лопастей и вращения турбины против ветра. Для этого
также требуется редуктор для регулировки скорости вращения вала генератора. Все эти элементы увеличивают неэффективность и техническое обслуживание. Тот ремонт, кстати, находится на вершине 80-метрового столба.
Ветряная турбина с вертикальной осью (VAWT) имеет совершенно другой профиль. Лопасти симметричны и ориентированы вертикально. Это означает, что они всегда ловят лучший ветер, и их не нужно искусственно ориентировать на максимальное производство электроэнергии.
Механическая сложность VAWT намного меньше, чем у HAWT, что снижает необходимость и сложность обслуживания. Большинство работ по техническому обслуживанию можно проводить на уровне земли. Поскольку лопасти соединены с обоих концов, они испытывают меньшую усталостную нагрузку. У VAWT есть ряд других преимуществ, о которых мы упомянем чуть позже.
Ветроэнергетика с вертикальной осью
в цифрах
Исторические проблемы VAWT решены
До появления ArborWind PT180 VAWT не использовались в той же степени, что и HAWT, из-за проблем с долговечностью и надежностью. У них также был немного более низкий теоретический коэффициент производительности, чем у HAWT. Но самая большая проблема (до PT180) заключалась в том, что традиционные ветряные турбины с вертикальной осью всегда пытались развалиться. Эти две проблемы являются наиболее вескими причинами того, что ветряные турбины с вертикальной осью не получили всеобщего признания в коммерческом мире. Это также две проблемы, которые ArborWind решила с помощью своей запатентованной технологии. Узнайте больше о нашей технологии здесь.
Узнать больше
Почему VAWT имеет смысл для коммунальных предприятий, инвесторов и разработчиков
Все перечисленные выше причины делают систему VAWT превосходной в большинстве приложений, представляющих интерес для коммерческих и промышленных разработчиков, инвесторов и коммунальных предприятий. Система VAWT и, в частности, ArborWind PT180 обеспечивают больше электроэнергии при заданной скорости ветра. Он имеет более низкие производственные затраты и, следовательно, более низкие затраты на покупку. Реальность такова, что с VAWT связано меньше затрат на техническое обслуживание и эксплуатацию. Для инвесторов это означает более быструю окупаемость инвестиций.
В Соединенных Штатах ветряные электростанции коммунального масштаба начали немного сопротивляться, поскольку они вторгаются во что угодно, кроме самых отдаленных районов. Мерцание теней, ритмичный шум и угроза дикой природе используются, чтобы обойти попытки внедрить это мощное решение во многие области. VAWT отвечает на каждую из этих проблем и даже на многие другие, которые здесь не упомянуты. Это то, что делает вертикальную конструкцию, такую как PT180, идеальной для самого широкого спектра приложений. От сельской местности до города, от коммерческих зданий до правительственных зданий — это решение, меняющее мир.
Запрос об инвестициях
Opportunities
VAWT и солнечная энергия
Поскольку ветровая и солнечная энергия имеют разное время пиковой выработки, концепция объединения этих двух возобновляемых источников энергии имеет смысл для увеличения объема ежедневного производства в одном месте. VAWT по сравнению с HAWT работают лучше в этом сценарии по целому ряду причин.
Во-первых, меньшая площадь VAWT, такой как PT180, означает больше места для производства солнечной энергии. Во-вторых, для технического обслуживания не потребуется доступ к огромным кранам, которым потребуются собственные смещения. Наконец, в смешанном учреждении также следует учитывать меньшее затенение VAWT по сравнению с HAWT.
Быстрый рост распределенной генерации
Называйте это как хотите — распределенная энергия или распределенная генерация — концепция та же: размещение генератора электроэнергии в точке потребления или рядом с ней. Распределенная генерация (DG) имеет ряд преимуществ, заключающихся в снижении потерь энергии на длинных линиях электропередачи, снижении нагрузки на эти линии электропередачи и альтернативном производстве электроэнергии там, где линии электропередачи отсутствуют или невозможны. Распределенная энергия ветра бывает всех форм и размеров. Согласно исследованию Министерства энергетики США, количество мест, где распределенный ветер технически возможно, составляет чуть менее 50 миллионов жилых, коммерческих или промышленных объектов.
Свяжитесь с нами
Вертикальные ветряные турбины обещают более высокую эффективность
Будь то на суше или на море, у ветряных турбин есть проблема. Как признал в 2019 году Ørsted, крупнейший в мире разработчик оффшорных ветряных электростанций, турбины с горизонтальной осью создают огромный след, достаточный для того, чтобы компании пришлось резко изменить свои оценки производства энергии. Если одна турбина имеет КПД около 50 процентов, это число может снизиться до 40 процентов, если эта же турбина стоит второй в очереди на ветровой электростанции. Чтобы избежать турбулентности турбины против ветра (мощностью 10 МВт с размахом лопастей 150 метров), турбина ниже по потоку должна быть удалена примерно на три километра. Получится довольно массивная ферма.
«Просто сказать: «Хорошо, у нас есть эффект следа, и мы ничего не можем с этим поделать», — это неподходящий путь вперед», — сказал Яковос Цанакис, профессор инженерных материалов в Оксфордском университете Брукса. Цанакис и студент бакалавриата Йоахим Тофтегор Хансен знали, что должен быть лучший способ. Поэтому они начали рассматривать ветряные турбины с вертикальной осью в качестве альтернативы.
С перпендикулярными к земле лопастями, которые вращаются вокруг башни — в стиле карусели — одиночная турбина с вертикальной осью собирает энергию ветра иначе, но не более эффективно, чем ее горизонтальные собратья. Одна вертикальная турбина имеет эффективность в диапазоне от 35 до 40 процентов (хотя исследователи вертикальных турбин уверены, что это число скоро достигнет 50). Но, как продемонстрировали Цанакис и Хансен в статье, опубликованной в Renewable Energy в июне 2021 года, при совместной работе и правильном расположении турбины с вертикальной осью могут затмить горизонтальные турбины.
Повышенная эффективность
Цанакис и Хансен провели около 11 500 часов компьютерного моделирования 30 с лишним конфигураций вертикальных турбин. Они обнаружили, что оптимальное расположение турбин с вертикальной осью оказывается при наличии турбин на расстоянии трех диаметров друг от друга, смещенных на 60 градусов. Эта установка повысила эффективность турбин на 15 процентов. Это также означало, что турбины можно было бы более плотно сгруппировать на ферме гораздо меньшего размера, чем это позволяли бы горизонтальные турбины.
Прослушайте подкаст: Создание цепочки поставок оффшорной ветроэнергетики в США
Повышенная эффективность достигается за счет того, как они получают энергию от ветра.
«Они всасывают воздух, затем выдувают воздух», — сказал Цанакис.
Там, где турбины с горизонтальной осью создают воронкообразный след, который тянется как инверсионный след, ветер становится менее турбулентным после прохождения турбин с вертикальной осью. Цанакис сравнивает эффект с игрой в ветряной футбол или, может быть, в настольный футбол. «Это похоже на передачу воздушного мяча между игроками — каким-то образом это работает гармонично, и у вас есть общая эффективность».
Морские ветряные электростанции
Благодаря меньшей занимаемой площади, меньшей высоте и большей эффективности при совместной работе вертикальные турбины могут стать идеальным решением для морских ветровых электростанций.
Смотрите видео по теме: Следующая задача Wind Power
В Греции, например, существует большая напряженность между правительством и островитянами. Граждане, зависящие от туризма, опасаются, что горизонтальные ветряные электростанции, которые правительство надеется построить, испортят горизонт, поставив бизнес в упадок.
«Если вы разрушите это побережье, этот красивый пейзаж — голубое море и голубое небо — это может повлиять на туристическую индустрию», — сказал Цанакис. «Турбины с вертикальной осью были бы отличным решением для этих островов. На тот же мегаватт они меньше по высоте и их не так легко увидеть с берега».
Они могут занимать в 100 раз меньше места.
Узнайте больше в этой инфографике: Новый глобальный атлас ветроэнергетики
Конечно, стомиллиардная индустрия вряд ли за одну ночь переключится со зрелой конструкции на радикально новую. «Мы здесь не для того, чтобы все перевернуть и отложить в сторону турбины с горизонтальной осью», — сказал Цанакис.