Вітрогенератори з вертикальною віссю обертання

1. Ротор Савоніуса: простота та ефективність на низьких швидкостях вітру

2. Ротор Дар’є: підйомна сила як основа роботи

3. Ротор Болотова: універсальність та ефективність у різних кліматичних умовах

4. Безлопастові вітрогенератори: інноваційні рішення від Vortex Bladeless

5. Сучасні тенденції в розвитку вертикальних вітрогенераторів

Вітрові турбіни з вертикальною віссю обертання (VAWT) — це одна з перших конструкцій, яка застосовувалась ще в давнину для використання енергії вітру. Вони були одними з найпоширеніших типів вітрових млинів до того, як з’явилися сучасні горизонтальні турбіни. Ці системи добре підходять для малих об’єктів, таких як приватні будинки та судна, а також демонструють великі перспективи для використання в екологічно чистих технологіях.

Ротор Савоніуса: простота та ефективність на низьких швидкостях вітру

Ідея створення вітрогенератора з вертикальною віссю належить фінському інженеру Сигурду Я. Савоніусу. У 1922 році він розробив конструкцію ротора, яка відзначалася простотою та низькими виробничими витратами (складається з двох або трьох зміщених одна відносно одної частин порожнистого циліндра). Ротор Савоніуса часто використовують для малих вітрогенераторів, які застосовуються в побуті або для створення невеликих вітрових електростанцій.

Основними особливостями ротора Савоніуса є простота конструкції, доступна вартість виготовлення та надійність в умовах низьких швидкостей вітру. Однак у даного ротора спостерігається низька ефективність, що обмежує його застосування у великих енергетичних проєктах.

Дослідження, проведені в аеродинамічних трубах Sandia Laboratories, показали, що ефективність цього ротора можна значно підвищити за рахунок таких змін:

• використання двох лопатей в роторі;

• регулювання зазору між лопатями до 0,1–0,15 см;

• збільшення щитів зверху і знизу лопатей на 5-10%, щоб зменшити втрати вітрової енергії.

Фото: wikipedia.org

Ротор Дар’є: підйомна сила як основа роботи

У 1931 році французький інженер Жорж Дар’є запатентував свою симетричну конструкцію, яка складається з двох і більше аеродинамічних крил, закріплених на радіальних балках. Ротор Дар’є має кілька унікальних переваг, серед яких — практично нульовий пусковий момент, що дозволяє турбіні запускатись навіть при дуже низьких швидкостях вітру. Однак для ефективної роботи необхідна початкова зарядка, і часто використовуються додаткові системи, такі як електричні приводи або навіть допоміжні лопаті типу Савоніуса.

Особливості ротора Дар’є:

• використовує підйомну силу, що генерується потоком повітря, який проходить навколо профілю;

• підходить для встановлення в районах з нестабільними умовами вітру;

• потрібно додаткове обладнання для запуску, наприклад, електричні приводи.

Вітрогенератори Дар’є здобули популярність у США, де компанія FloWind встановила ряд таких установок в Каліфорнії. Ці турбіни продемонстрували хороші результати при швидкостях вітру до 20 м/с, з потужністю до 250 кВт.

Фото: sciencedirect.com

Ротор Болотова: універсальність та ефективність у різних кліматичних умовах

Одним із найбільш цікавих типів вітрогенераторів є ротор Болотова, який став відомим завдяки своїй універсальності. Цей вітрогенератор здатний працювати у будь-яких кліматичних умовах завдяки особливій конструкції, яка дозволяє йому захоплювати вітер з будь-якого напрямку. Це означає, що він не потребує спеціальної орієнтації для ефективної роботи.

Основні переваги ротора Болотова:

• може працювати при різних швидкостях вітру завдяки можливості форсувати потоки повітря;

• легкість в обслуговуванні завдяки тому, що всі ключові компоненти знаходяться на поверхні землі.

Фото: building-tech.org

Безлопастові вітрогенератори: інноваційні рішення від Vortex Bladeless

В останні роки увагу привернули безлопастові вітрогенератори, зокрема технологія, розроблена компанією Vortex Bladeless з Іспанії. Ці генератори не мають традиційних лопатей і працюють за принципом резонансу, коли геометрія конструкції викликає коливання, які генерують енергію.

Особливості безлопастової турбіни Vortex:

• конусоподібна структура, яка сприяє генерації енергії при коливаннях;

• використовує магніти і котушки для збору енергії;

• висота тестових установок складає близько 6 м, але їх нові версії будуть вищими.

Фото: ecopolitic.com.ua

Сучасні тенденції в розвитку вертикальних вітрогенераторів

1. Інтеграція в міські ландшафти – вертикальні турбіни з меншою висотою стають ідеальним рішенням для міських зон, де традиційні вітрогенератори можуть заважати ландшафтному дизайну.

2. Автономні системи живлення – завдяки розвитку безлопастових технологій і компактних вертикальних турбін, такі установки можуть забезпечувати енергією невеликі будинки чи навіть автономні об’єкти в умовах обмеженого простору.

3. Масштабовані моделі – поступово з’являються турбіни великої потужності, що дозволяють використовувати вертикальні вітрогенератори в більш великих вітропарках та промислових установках.

Отже, вітрогенератори з вертикальною віссю обертання набувають все більшого поширення завдяки своїй універсальності, компактності та можливості ефективно працювати навіть при низьких швидкостях вітру. Розвиток технологій, зокрема безлопастових турбін, дає нові можливості для використання вітрової енергії, забезпечуючи економію на витратах та зниження викидів вуглецю. Впровадження таких рішень стає важливим кроком до створення сталих і екологічно чистих джерел енергії.