Generatore eolico verticale: descrizione e principio di funzionamento, differenze dai modelli con asse di rotazione orizzontale

Recentemente, c'è stata una rapida crescita nella popolarità delle fonti energetiche alternative. L'uso del vento è una delle aree più richieste nel settore energetico, quindi molte persone stanno pensando di acquistare un generatore eolico verticale per la propria casa. Gli artigiani stanno cercando di costruire una tale installazione con le proprie mani, il che è abbastanza realistico.

Informazione Generale

Il compito di una moderna turbina eolica verticale è convertire l'energia eolica in energia elettrica. I primi prototipi di tale invenzione sono apparsi molto tempo fa, ma a quei tempi le persone non attribuivano loro tanta importanza come ora. Per quanto riguarda le installazioni moderne, sono caratterizzate da molti vantaggi e forniscono una fornitura stabile di elettricità, che è abbastanza per le esigenze domestiche. In alcuni paesi europei, la quota di risorse energetiche consumate generate da parchi eolici è del 25%. La Danimarca è tra questi.

Per alcuni aspetti, le turbine eoliche verticali sono superiori ai classici tipi orizzontali, il che è dovuto al design specifico e al principio di funzionamento. A differenza dei modelli con asse orizzontale, non hanno praticamente nodi e meccanismi guidati dal flusso del vento. Grazie a questa caratteristica, eventuali carichi igroscopici sono notevolmente ridotti e la struttura assume una posizione arbitraria indipendentemente dalla direzione del flusso del vento. Inoltre, tali mulini a vento hanno un design più semplice, che ti consente di costruirli a casa.

Tra le principali tipologie di installazioni con asse di rotazione verticale ci sono:

• costruzione ortogonale;
• meccanismo di Darrieus;
• meccanismo di Savonio;
• una turbina eolica con un design elicoidale.

Principali vantaggi

Il vantaggio principale di una turbina eolica verticale è la sua capacità di operare a bassa altezza, offrendo un alto livello di efficienza. E sebbene il generatore eolico orizzontale sia più efficiente, quello verticale non deve farlo utilizzare meccanismi complessi o attrezzature costose, mentre il design ha un'elevata affidabilità e grandi dimensioni vita di servizio.

Grazie al particolare profilo delle pale e alla forma specifica del rotore, l'unità fornisce i migliori indicatori di prestazione che non cambiano a seconda del movimento del vento. I modelli domestici compatti sono dotati di tre (o più) elementi rotanti in grado di catturare istantaneamente una raffica di vento e iniziare il processo di conversione in energia elettrica. Funzionano a velocità del vento di 1,5 m / s, il che aumenta significativamente la loro efficienza ed efficienza.

Durante il funzionamento, l'installazione non emette rumore o suono caratteristico delle grandi turbine eoliche, che è considerato un vantaggio indiscutibile. Inoltre non emette sostanze nocive nell'atmosfera, non necessita di frequenti manutenzioni e continua a fornire energia di qualità ai locali per un lungo periodo di tempo. Se fai un elenco dei vantaggi delle turbine eoliche verticali, allora sarà composto dai seguenti elementi:

1. Massima compatibilità ambientale.
2. Capacità di lavorare senza carburante aggiuntivo.
3. Redditività.
4. Mancanza di manutenzione complicata e frequente.
5. Lavoro sulla base di energia inesauribile.

Se la turbina eolica è progettata correttamente, sarà in grado di trasformare un edificio privato in un impianto autonomo per la produzione di energia elettrica, diventando un'ulteriore fonte di reddito. Tuttavia, oltre ai vantaggi, tali unità presentano anche degli svantaggi:

1. Costo alto. I modelli di fabbrica di marchi stranieri sono piuttosto costosi, ma le turbine eoliche ad asse verticale di fabbricazione russa sono abbastanza convenienti.
2. Livello di rumore decente. Un tale svantaggio è presente nelle grandi turbine eoliche industriali, poiché gli sviluppi domestici sono praticamente silenziosi.
3. Potenza instabile.

L'ultima caratteristica delle turbine eoliche è considerata la più significativa, ma gli esperti se ne liberano installando diverse batterie. È anche importante notare che le prestazioni di un parco eolico possono essere influenzate dalle condizioni meteorologiche, spesso imprevedibili. I vantaggi di un tale generatore di energia sono molto più degli svantaggi, quindi il problema della sua installazione in una casa privata sta diventando sempre più urgente.

Principio di funzionamento e classificazione

Il funzionamento della turbina eolica verticale si basa sul principio della levitazione magnetica. Quando le turbine ruotano, vengono generati un impulso e una forza di portanza, oltre a una forza frenante effettiva. A causa dei primi due, le pale dell'impianto iniziano a muoversi, il che attiva il rotore e porta alla creazione di un campo magnetico. Il sistema funziona in modo autonomo e non richiede la partecipazione del proprietario.

Nonostante il principio generale di funzionamento, i collettori di vento possono differire nel loro design. E sebbene ciò non influisca praticamente sull'efficienza e sulla produttività, aiuta a trovare l'opzione migliore per attività specifiche in un'area specifica.

Se parliamo di sistemi ortogonali, sono costruiti sulla base di un solido asse di rotazione verticale e diverse lame che si trovano a una distanza dal telaio centrale. Il sistema non richiede l'installazione di gruppi guida aggiuntivi e funziona completamente con qualsiasi vento. La posizione verticale dell'albero principale consente l'installazione dell'azionamento a livello del suolo, il che semplifica notevolmente ulteriori operazioni o lavori di riparazione.

L'unico punto debole nei generatori ortogonali sono i nodi pivot. Non hanno una durata molto lunga, il che è spiegato dalla necessità di lavorare sotto carichi elevati dal rotore. Per evitare un rapido danneggiamento del sistema, le parti di supporto devono essere riparate in tempo, sostituendo gli elementi guasti con quelli nuovi.

Tra gli svantaggi dei dispositivi di questo tipo c'è il peso impressionante delle lame, nonché un indicatore di efficienza inferiore rispetto ai dispositivi orizzontale-assiale. Ma per scopi domestici tali generatori eolici sono abbastanza. Svolgono i loro compiti lavorativi nel miglior modo possibile.

Modelli con rotore Darrieus e Savonius

I dispositivi basati sul rotore Darrieus sono dotati di un asse di rotazione verticale e due o tre piani sistemi di pale che non hanno un caratteristico profilo aerodinamico e si trovano alla base e sopra la cima. Il principio di funzionamento dell'impianto si basa sulla forza o sulla direzione del vento. I vantaggi di una tale turbina eolica includono:

1. Velocità massima di rotazione.
2. Possibilità di montare il sistema di trazione direttamente a terra.
3. Facilità di ispezione e manutenzione.

I modelli a due pale interagiscono con il vento solo quando si tratta di forti raffiche. Se il flusso del vento non è sufficientemente intenso o in arrivo uniformemente, rimangono stazionari. Tra gli svantaggi delle turbine eoliche con generatore Darrieus, distinguono la vulnerabilità ai carichi dinamici e un fattore di efficienza relativamente basso.

Per quanto riguarda le turbine eoliche equipaggiate con il rotore Savonius, hanno pale semicilindriche e forniscono una coppia elevata anche con venti insufficienti. La potenza massima di questo tipo di turbine eoliche raggiunge i 5 kW, quindi non vengono praticamente utilizzate come postazione di lavoro indipendente. Invece, gli strumenti iniziarono ad essere usati come strumento per accelerare i modelli di rotore Darrieus. A causa di carenze significative, la produzione di massa di tali apparecchiature è considerata ingiustificata.

Altri tipi

Gli aerogeneratori dotati di rotore multipala rappresentano un ammodernamento qualitativo dei modelli classici di tipo ortogonale. Il loro lavoro si basa su un complesso di rotori di diverse lame disposte su due file. Il livello esterno è statico e funge da meccanismo di guida, catturando il flusso del vento e comprimendolo. Grazie a questa tecnologia, la velocità effettiva del vento aumenta in modo significativo.

Il secondo livello è costituito da elementi mobili che percepiscono il flusso d'aria dalle pale esterne con una certa angolazione. Questa configurazione rende il dispositivo altamente efficiente e ne aumenta notevolmente l'efficienza. Ma i sistemi con un rotore a più pale non sono economici, quindi i consumatori medi si fermano a soluzioni più semplici e convenienti. Tuttavia, gli esperti di energia affermano che questa unità offre la migliore efficienza nella sua classe e può funzionare anche con un flusso di vento debole.

Anche sul mercato sono diffuse turbine eoliche elicoidali, che sono una versione migliorata dei dispositivi ortogonali. In questi dispositivi, le lame sono attorcigliate in un arco, il che garantisce un'efficace cattura del flusso del vento e una rotazione stabile. L'uso della tecnologia di rotazione avanzata riduce il carico dinamico sui principali elementi di lavoro, che influisce positivamente sulla durata dell'impianto.

I dispositivi a rotore elicoidale offrono la massima affidabilità e possono gestire carichi pesanti. Ma durante il funzionamento, possono emettere rumore e onde sonore aggiuntive.

Sfortunatamente, questo tipo di turbina eolica non ha guadagnato grande popolarità a causa del suo costo elevato. Ciò è spiegato dal fatto che la produzione di dispositivi elicoidali è un processo molto laborioso e che richiede tempo, che comporta l'uso di una tecnologia complessa.

Dispositivi ad asse verticale

Per quanto riguarda i generatori ad asse verticale, differiscono dai tipi precedenti per la posizione del sistema di lame. In una configurazione verticale, assomiglia a un'ala di aereo con un asse parallelo all'albero verticale. In termini di caratteristiche di progettazione, l'invenzione è leggermente simile al rotore Darrieus, ma ha molti vantaggi e caratteristiche uniche.

Un tale generatore funziona molto più velocemente.rispetto ad altri modelli, quindi i suoi indicatori di efficienza sono notevolmente più alti. In un breve periodo di tempo, l'installazione fornisce la risorsa energetica richiesta e soddisfa le esigenze dei consumatori in termini di consumo energetico.

Inoltre, i vantaggi del sistema includono la massima affidabilità e durata, la capacità di far fronte a carichi impressionanti e relativa economicità. Grazie a queste caratteristiche, i generatori ad asse verticale sono molto popolari e sono leader di mercato.

Fai da te

Anche i modelli più semplici di turbine eoliche sono piuttosto costosi, quindi non tutti possono permettersi di acquistare un dispositivo del genere. Per questo motivo, artigiani e inventori di talento hanno iniziato a realizzare meccanismi produttivi con le proprie mani.

Non è difficile realizzare un generatore eolico di tipo verticale-assiale. Per fare ciò, è necessario trovare accessori adatti, elaborare disegni e seguire le istruzioni. Con raffiche di vento minime, una tale turbina eolica inizierà a funzionare, deliziando i suoi proprietari con elettricità a prezzi accessibili e di alta qualità. Per creare un generatore futuro, devi preparare:

• rotore - unità mobile;
• sistema di lame;
• albero assiale;
• statore;
• batterie;
• invertitore;
• controllore.

Quando si realizzano le proprie lame, si consiglia di utilizzare plastica leggera con una buona elasticità. Il resto delle materie prime ha paura di tutti i tipi di influenze e si deforma rapidamente, quindi è meglio fermarsi alle strutture di plastica.

Prima di iniziare la produzione, è necessario tenere conto del fatto che un tale dispositivo non è abbastanza potente ed è significativamente inferiore ai campioni di fabbrica in termini di prestazioni. Per non rimanere delusi da un design fatto in casa, è meglio renderlo 2 volte più potente in anticipo di quanto indicato nelle istruzioni.

Senza dubbio, il generatore eolico è una delle invenzioni più utili del nostro secolo. E non devi essere un oligarca per ottenere un sistema del genere, perché con il minimo sforzo puoi farlo da solo.