Un turbina wiatrowa Jest to urządzenie przeznaczone do zamieniają energię kinetyczną wiatru na energię elektryczną za pomocą wirnika i generatora. Te turbiny wiatrowe dzielą się na dwa główne typy: turbiny wiatrowe o osi pionowej i turbiny wiatrowe o osi poziomej. Obydwa mają unikalne cechy i są stosowane w różnych sytuacjach, w zależności od środowiska i potrzeb instalacyjnych.
Rodzaje turbin wiatrowych
Istnieją dwie główne kategorie turbin wiatrowych:
- Turbina wiatrowa o osi pionowej (VAWT): Udaje się wychwycić wiatr z dowolnego kierunku i charakteryzuje się niskim poziomem produkcji energii, co czyni go idealnym rozwiązaniem w miejscach o niskim natężeniu wiatru lub na obszarach miejskich, gdzie przepisy zabraniają instalowania dużych konstrukcji.
- Turbina wiatrowa o osi poziomej (HAWT): Jest najczęściej stosowany w dużych farmach wiatrowych. Jego wydajność jest większa i lepiej jest go stosować w obszarach, w których wiatr jest większy i bardziej stały.
Turbina wiatrowa o osi pionowej
Turbiny wiatrowe o osi pionowej, tzw VAWT, to takie, w których oś wirnika jest pionowa względem podłoża. Jedną z ich głównych zalet jest to, że nie potrzebują mechanizmów orientacyjnych do wychwytywania wiatru, ponieważ mogą działać niezależnie od kierunku wiatru. Dodatkowo generator elektryczny można umieścić na ziemi, co ułatwia konserwację.
Te turbiny wiatrowe mają niższa efektywność energetyczna w porównaniu do tych z osią poziomą, ale nadal są skuteczne na obszarach, gdzie prędkość wiatru jest niska lub zmienna. Ponadto wymagają rozruchu silnikiem, ponieważ w większości przypadków nie mogą uruchomić się samodzielnie.
Rodzaje turbin wiatrowych o osi pionowej
W obrębie VAWT istnieje kilka podtypów:
1. Turbina wiatrowa Savonius
El Savoniusz Jest to jeden z najprostszych i najsolidniejszych modeli. Charakteryzuje się dwoma poziomo przesuniętymi półkolami, przez które przechodzi wiatr, wywołując ruch obrotowy. Chociaż jego wydajność jest niska, jest to dobra opcja tam, gdzie wymagane są systemy wymagające niewielkiej konserwacji.
2. Turbina wiatrowa Giromill
Ten typ turbiny wiatrowej ma zestaw pionowych ostrzy połączone z dwoma prętami tworzącymi oś pionową. Jego wydajność energetyczna waha się od 10 do 20 kW, co czyni go bardziej wydajną opcją niż Savonius do małych instalacji mieszkalnych lub komercyjnych.
3. Turbina wiatrowa Darrieus
El darrieus Jest to bardziej zaawansowany typ, który składa się z dwa lub trzy dwuwypukłe ostrza. Jej konstrukcja pozwala turbinie wiatrowej na lepsze wykorzystanie wiatru w szerokich zakresach prędkości. Jednak jego wadą jest konieczność zastosowania rotora Savonius lub innego systemu do jego uruchomienia.
Działanie turbiny wiatrowej o osi pionowej
Działanie VAWT Jest to stosunkowo proste. Łopaty obracają się napędzane siłą wiatru poruszającego się w różnych kierunkach. Te turbiny wiatrowe są zawsze zgodnie z wiatrem, co pozwala im kontynuować pracę nawet przy niskiej prędkości wiatru.
Ponieważ są bardziej kompaktowe, turbiny wiatrowe o osi pionowej wytwarzają mniej energii w porównaniu do swoich odpowiedników z osią poziomą. Są jednak wystarczająco wydajne do zastosowań takich jak ogrzać dom, nie wyłączaj świateł a nawet naładować samochód elektryczny.
Turbiny wiatrowe o osi poziomej
Turbiny wiatrowe o osi poziomej są najczęstsze, zwłaszcza duże farmy wiatrowe. Te turbiny wiatrowe charakteryzują się lepszą wydajnością energetyczną ze względu na ich zdolność do bardziej wydajnego wytwarzania energii przy dużych prędkościach wiatru.
Elementy tych turbin wiatrowych umieszczone są w gondoli umieszczonej na szczycie wieży. Wirnik składający się z trzech łopatek wychwytuje wiatr i generuje ruch obrotowy, który jest powielany przez przekładnię w celu wytworzenia energii elektrycznej. Ruch ten, generowany przez wiatr, jest przenoszony do generatora, który wytwarza energię transportowaną do sieci.
Która turbina wiatrowa jest bardziej wydajna?
L turbiny wiatrowe o osi poziomej Zwykle są bardziej wydajne. Dzieje się tak dlatego, że mogą dotrzeć wyższe prędkości obrotowe i lepiej wykorzystać wiatr na większych wysokościach, gdzie prędkość wiatru jest bardziej stała i silniejsza. Ponadto wymagają mniejszej liczby biegów, aby zwiększyć prędkość obrotową, co pozwala lepiej wykorzystać energię kinetyczną wiatru.
Innowacje w turbinach wiatrowych
W ostatnich latach byliśmy świadkami wielkich innowacji w technologii wiatrowej. Jednym z najbardziej obiecujących był Młyny bezłopatkowe typu Vortex, opracowany przez hiszpańską firmę. Celem tego typu turbin wiatrowych bez ruchomych części jest zmniejszenie kosztów konserwacji i wyeliminowanie wizualnego wpływu, jaki duże tradycyjne turbiny wiatrowe wywierają na krajobraz.
Kolejnym ambitnym projektem jest Drzewo wiatru. W tej konstrukcji zastosowano 72 turbiny w kształcie łopatek, rozmieszczone na mechanicznym drzewie, które wytwarzają energię przy bardzo słabym wietrze. Tego typu konstrukcje idealnie nadawałyby się do lokalizacji w miastach, zapewniając odnawialne i estetyczne źródło energii.
Historyczne i współczesne zastosowanie turbin wiatrowych
Wykorzystanie energii wiatru nie jest niczym nowym. Pierwsze wiatraki służyły do pompowania wody lub mielenia zboża na terenach wiejskich. Jednak było to w latach 70., kiedy Dania naprawdę zaangażował się w energetykę wiatrową na dużą skalę, co pozwoliło temu krajowi stać się głównym producentem technologii wiatrowej.
Obecnie turbiny wiatrowe, które początkowo były małymi instalacjami na obszarach wiejskich, ustąpiły miejsca gigantycznym farmom wiatrowym, które wytwarzają setki megawatów czystej energii do wykorzystania na całym świecie. Duże firmy np Siemens y Westa Kierują produkcją tych technologii.
Przyszłość turbin wiatrowych wiąże się z poważnymi zmianami w zakresie wydajności i kosztów. Oczekuje się, że wraz z instalacją pływające turbiny Morska energetyka wiatrowa będzie odgrywać jeszcze ważniejszą rolę w przejściu na energię odnawialną.
Dzięki rozwojowi tego typu innowacji energetyka wiatrowa przestała być rozwiązaniem eksperymentalnym, a stała się jednym z głównych źródeł energii odnawialnej na świecie.