Vertikální větrný generátor: popis a princip činnosti, rozdíly od modelů s horizontální osou otáčení

V poslední době rychle roste obliba alternativních zdrojů energie. Využití větru je jednou z nejžádanějších oblastí v energetickém sektoru, a tak mnoho lidí přemýšlí o koupi vertikálního větrného generátoru pro svůj domov. Řemeslníci se snaží postavit takovou instalaci vlastníma rukama, což je docela realistické.

obecná informace

Úkolem moderní vertikální větrné turbíny je přeměnit větrnou energii na elektrickou energii. První prototypy takového vynálezu se objevily již velmi dávno, ale v té době jim lidé nepřikládali takový význam jako nyní. Pokud jde o moderní instalace, vyznačují se mnoha výhodami a poskytují stabilní dodávku elektřiny, což je pro domácí potřeby docela dost. V některých evropských zemích je podíl spotřebovaných energetických zdrojů generovaných větrnými elektrárnami 25 %. Mezi nimi je i Dánsko.

Vertikální větrné turbíny v některých ohledech předčí klasické horizontální typy, což je dáno specifickou konstrukcí a principem činnosti. Na rozdíl od modelů s horizontální osou nemají prakticky žádné uzly a mechanismy, které jsou vedeny prouděním větru. Díky této vlastnosti je výrazně sníženo jakékoli hydroskopické zatížení a konstrukce zaujímá libovolnou polohu bez ohledu na směr proudění větru. Navíc mají takové větrné mlýny jednodušší design, který vám umožňuje postavit je doma.

Mezi klíčové typy instalací s vertikální osou otáčení patří:

• ortogonální konstrukce;
• mechanismus Darrieus;
• Savoniův mechanismus;
• větrná turbína se spirálovým designem.

Hlavní výhody

Hlavní výhodou vertikální větrné turbíny je její schopnost pracovat v malé výšce, což poskytuje vysokou úroveň účinnosti. A přestože je horizontální větrný generátor účinnější, vertikální nemusí používat složité mechanismy nebo drahé vybavení, zatímco design má vysokou spolehlivost a velký životnost.

Díky speciálnímu profilu lopatek a specifickému tvaru rotoru poskytuje jednotka nejlepší ukazatele výkonu, které se nemění v závislosti na pohybu větru. Kompaktní modely pro domácnost jsou vybaveny třemi (nebo více) rotačními prvky, které dokážou okamžitě zachytit poryv větru a zahájit proces jeho přeměny na elektrickou energii. Fungují při rychlosti větru 1,5 m/s, což výrazně zvyšuje jejich účinnost a účinnost.

Během provozu instalace nevydává hluk ani zvuk charakteristický pro velké větrné turbíny, což je považováno za nesporné plus. Rovněž nevypouští škodlivé látky do ovzduší, nepotřebuje častou údržbu a nadále dlouhodobě dodává kvalitní energii do prostor. Pokud uděláte seznam výhod vertikálních větrných turbín, pak se bude skládat z následujících položek:

1. Maximální šetrnost k životnímu prostředí.
2. Schopnost pracovat bez dalšího paliva.
3. Ziskovost.
4. Nedostatek složité a časté údržby.
5. Pracujte na bázi nevyčerpatelné energie.

Pokud je větrná turbína navržena správně, bude schopna proměnit soukromou budovu v autonomní zařízení pro výrobu elektřiny a stát se dalším zdrojem příjmů. Kromě výhod však mají takové jednotky také nevýhody:

1. Vysoká cena. Tovární modely zahraničních značek jsou poměrně drahé, ale větrné turbíny s vertikální osou ruské výroby jsou docela dostupné.
2. Slušná hladina hluku. Taková nevýhoda je přítomna u velkých průmyslových větrných turbín, protože vývoj domácností je prakticky tichý.
3. Nestabilní napájení.

Poslední vlastnost větrných turbín je považována za nejvýznamnější, ale odborníci se jí zbavují instalací několika baterií. Je také důležité poznamenat, že výkon větrné farmy může být ovlivněn povětrnostními podmínkami, které jsou často nepředvídatelné. Výhody takového generátoru energie jsou mnohem více než nevýhody, takže otázka jeho instalace v soukromém domě je stále naléhavější.

Princip činnosti a klasifikace

Provoz vertikální větrné turbíny je založen na principu magnetické levitace. Když se turbíny otáčí, vzniká impulsní a vztlaková síla a také skutečná brzdná síla. Kvůli prvním dvěma se lopatky instalace začnou pohybovat, což aktivuje rotor a vede k vytvoření magnetického pole. Systém funguje autonomně a nevyžaduje účast majitele.

Navzdory obecnému principu činnosti se mohou lapače větru lišit ve svém designu. A ačkoli to prakticky neovlivňuje efektivitu a produktivitu, pomáhá to najít nejlepší volbu pro konkrétní úkoly v konkrétní oblasti.

Pokud mluvíme o ortogonálních systémech, pak jsou postaveny na základě pevné svislé osy otáčení a několika lopatek, které jsou umístěny ve vzdálenosti od středového rámu. Systém nevyžaduje instalaci dalších vodicích sestav a plně funguje v jakémkoli větru. Vertikální poloha hlavní hřídele umožňuje instalaci pohonu na úrovni terénu, což značně zjednodušuje další obsluhu nebo opravy.

Jediným slabým místem v ortogonálních generátorech jsou pivotní uzly. Nemají příliš dlouhou životnost, což je vysvětleno nutností pracovat pod vysokým zatížením od rotoru. Aby se zabránilo rychlému poškození systému, musí být podpěrné díly včas opraveny a vyměněny vadné prvky za nové.

Mezi nevýhody zařízení tohoto typu patří působivá hmotnost lopatek a také nižší ukazatel účinnosti ve srovnání s horizontálně-axiálními zařízeními. Ale pro domácí účely jsou takové větrné generátory dostačující. Své pracovní povinnosti zvládají tím nejlepším způsobem.

Modely s rotorem Darrieus a Savonius

Zařízení založená na rotoru Darrieus jsou vybavena vertikální osou otáčení a dvěma nebo třemi plochými systémy listů, které nemají charakteristický aerodynamický profil a jsou umístěny na základně a na vrchol. Princip fungování instalace je založen na síle nebo směru větru. Mezi výhody takové větrné turbíny patří:

1. Maximální rychlost otáčení.
2. Možnost montáže pohonného systému přímo na zem.
3. Snadná kontrola a údržba.

Modely se dvěma lopatkami interagují s větrem pouze při silných poryvech. Pokud je proudění větru nedostatečně intenzivní nebo rovnoměrně nabíhající, zůstávají nehybné. Mezi nevýhody větrných turbín s generátorem Darrieus rozlišují zranitelnost vůči dynamickému zatížení a relativně nízký faktor účinnosti.

Pokud jde o větrné turbíny vybavené rotorem Savonius, ty mají půlválcové lopatky a poskytují vysoký točivý moment i při nedostatečném větru. Maximální výkon tohoto typu větrných turbín dosahuje 5 kW, takže se prakticky nepoužívají jako samostatná pracovní stanice. Místo toho se nástroje začaly používat jako nástroj k urychlení modelů rotorů Darrieus. Kvůli významným nedostatkům je hromadná výroba takového zařízení považována za neopodstatněnou.

Jiné typy

Větrné turbíny vybavené vícelistým rotorem představují kvalitativní modernizaci klasických modelů ortogonálního typu. Jejich práce je založena na rotorovém komplexu několika lopatek uspořádaných ve dvou řadách. Vnější vrstva je statická a funguje jako vodicí mechanismus, zachycuje proudění větru a stlačuje jej. Díky této technologii se skutečná rychlost větru výrazně zvyšuje.

Druhá vrstva se skládá z pohyblivých prvků, které vnímají proudění vzduchu z vnějších lopatek pod určitým úhlem. Tato konfigurace činí zařízení vysoce účinným a výrazně zvyšuje jeho účinnost. Systémy s vícelopatkovým rotorem ale nejsou levné, takže průměrní spotřebitelé se zastavují u jednodušších a dostupnějších řešení. Energetickí experti nicméně tvrdí, že tato jednotka nabízí nejlepší účinnost ve své třídě a může fungovat i při nízkém proudění větru.

Na trhu jsou také rozšířené spirálové větrné turbíny, které jsou vylepšenou verzí ortogonálních zařízení. U těchto zařízení jsou lopatky stočeny do oblouku, což zajišťuje efektivní zachycení proudění větru a stabilní rotaci. Použití pokročilé rotační technologie snižuje dynamické zatížení hlavních pracovních prvků, což pozitivně ovlivňuje životnost zařízení.

Zařízení se šroubovým rotorem nabízí maximální spolehlivost a zvládnou velké zatížení. Ale během provozu mohou vydávat hluk a další zvukové vlny.

Bohužel tento typ větrné turbíny nezískal širokou popularitu kvůli své vysoké ceně. To je vysvětleno skutečností, že výroba spirálových zařízení je velmi pracný a časově náročný proces, který zahrnuje použití složité technologie.

Zařízení s vertikální osou

Pokud jde o generátory s vertikální osou, liší se od předchozích typů umístěním systému lopatek. Ve vertikální konfiguraci připomíná křídlo letadla s osou rovnoběžnou s vertikální hřídelí. Z hlediska konstrukčních prvků je vynález mírně podobný rotoru Darrieus, ale má mnoho výhod a jedinečných vlastností.

Takový generátor pracuje mnohem rychleji.než u jiných modelů, takže jeho ukazatele účinnosti jsou znatelně vyšší. Instalace v krátké době zajistí požadovaný energetický zdroj a uspokojí potřeby spotřebitelů ve spotřebě energie.

Mezi výhody systému patří také maximální spolehlivost a životnost, schopnost vyrovnat se s působivým zatížením a relativní levnost. Díky těmto vlastnostem jsou generátory s vertikální osou velmi oblíbené a mají vedoucí postavení na trhu.

DIY výroba

Dokonce i ty nejjednodušší modely větrných turbín jsou poměrně drahé, takže ne každý si může dovolit koupit takové zařízení. Z tohoto důvodu začali řemeslníci a talentovaní vynálezci vyrábět produktivní mechanismy vlastníma rukama.

Není obtížné vyrobit větrný generátor vertikálně-axiálního typu. Chcete-li to provést, musíte najít vhodné příslušenství, nakreslit výkresy a postupovat podle pokynů. S minimálními poryvy větru začne taková větrná turbína fungovat a potěší své majitele dostupnou a vysoce kvalitní elektřinou. Chcete-li vytvořit budoucí generátor, musíte připravit:

• rotor - pohyblivá jednotka;
• systém čepelí;
• axiální stožár;
• stator;
• baterie;
• střídač;
• ovladač.

Při výrobě vlastních čepelí se doporučuje použít lehký plast, který má dobrou elasticitu. Zbytek surovin se bojí všech druhů vlivů a rychle se deformuje, takže je lepší zastavit se u plastových konstrukcí.

Před zahájením výroby je třeba vzít v úvahu, že takové zařízení není dostatečně výkonné a je výrazně horší než tovární vzorky. Abyste nebyli zklamáni v domácím designu, je lepší jej předem vyrobit 2krát výkonnější, než je uvedeno v návodu.

Větrný generátor je bezpochyby jedním z nejužitečnějších vynálezů našeho století. A nemusíte být oligarchou, abyste si takový systém pořídili, protože s minimálním úsilím si ho můžete vyrobit sami.