Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения

1. Ротор Савониуса: простота и эффективность на низких скоростях ветра

2. Ротор Дарье: подъемная сила как основа работы

3. Ротор Болотова: универсальность и эффективность в различных климатических условиях

4. Безлопастные ветрогенераторы: инновационные решения от Vortex Bladeless

5. Современные тенденции в развитии вертикальных ветрогенераторов

Ветровые турбины с вертикальной осью вращения (VAWT) - это одна из первых конструкций, которая применялась еще в древности для использования энергии ветра. Они были одними из самых распространенных типов ветровых мельниц до того, как появились современные горизонтальные турбины. Эти системы хорошо подходят для малых объектов, таких как частные дома и суда, а также демонстрируют большие перспективы для использования в экологически чистых технологиях.

Ротор Савониуса: простота и эффективность на низких скоростях ветра

Идея создания ветрогенератора с вертикальной осью принадлежит финскому инженеру Сигурду Я. Савониусу. В 1922 году он разработал конструкцию ротора, которая отличалась простотой и низкими производственными затратами (состоит из двух или трех смещенных друг относительно друга частей полого цилиндра). Ротор Савониуса часто используют для малых ветрогенераторов, которые применяются в быту или для создания небольших ветровых электростанций.

Основными особенностями ротора Савониуса являются простота конструкции, доступная стоимость изготовления и надежность в условиях низких скоростей ветра. Однако у данного ротора наблюдается низкая эффективность, что ограничивает его применение в крупных энергетических проектах.

Исследования, проведенные в аэродинамических трубах Sandia Laboratories, показали, что эффективность этого ротора можно значительно повысить за счет следующих изменений:

• использование двух лопастей в роторе;

• регулирования зазора между лопастями до 0,1-0,15 см;

• увеличения щитов сверху и снизу лопастей на 5-10%, чтобы уменьшить потери ветровой энергии.

Фото: wikipedia.org

Ротор Дарье: подъемная сила как основа работы

В 1931 году французский инженер Жорж Дарье запатентовал свою симметричную конструкцию, которая состоит из двух и более аэродинамических крыльев, закрепленных на радиальных балках. Ротор Дарье имеет несколько уникальных преимуществ, среди которых - практически нулевой пусковой момент, что позволяет турбине запускаться даже при очень низких скоростях ветра. Однако для эффективной работы необходима начальная зарядка, и часто используются дополнительные системы, такие как электрические приводы или даже вспомогательные лопасти типа Савониуса.

Особенности ротора Дарье:

• использует подъемную силу, генерируемую потоком воздуха, который проходит вокруг профиля;

• подходит для установки в районах с нестабильными условиями ветра;

• требуется дополнительное оборудование для запуска, например, электрические приводы.

Ветрогенераторы Дарье получили популярность в США, где компания FloWind установила ряд таких установок в Калифорнии. Эти турбины продемонстрировали хорошие результаты при скоростях ветра до 20 м/с, с мощностью до 250 кВт.

Фото: sciencedirect.com

Ротор Болотова: универсальность и эффективность в различных климатических условиях

Одним из наиболее интересных типов ветрогенераторов является ротор Болотова, который стал известным благодаря своей универсальности. Этот ветрогенератор способен работать в любых климатических условиях благодаря особой конструкции, которая позволяет ему захватывать ветер с любого направления. Это означает, что он не требует специальной ориентации для эффективной работы.

Основные преимущества ротора Болотова:

• может работать при различных скоростях ветра благодаря возможности форсировать потоки воздуха;

• легкость в обслуживании благодаря тому, что все ключевые компоненты находятся на поверхности земли.

Фото: building-tech.org

Безлопастные ветрогенераторы: инновационные решения от Vortex Bladeless

В последние годы внимание привлекли безлопастные ветрогенераторы, в частности технология, разработанная компанией Vortex Bladeless из Испании. Эти генераторы не имеют традиционных лопастей и работают по принципу резонанса, когда геометрия конструкции вызывает колебания, которые генерируют энергию.

Особенности безлопастной турбины Vortex:

• конусообразная структура, которая способствует генерации энергии при колебаниях;

• использует магниты и катушки для сбора энергии;

• высота тестовых установок составляет около 6 м, но их новые версии будут выше.

Фото: ecopolitic.com.ua

Современные тенденции в развитии вертикальных ветрогенераторов

• Интеграция в городские ландшафты - вертикальные турбины с меньшей высотой становятся идеальным решением для городских зон, где традиционные ветрогенераторы могут мешать ландшафтному дизайну.

• Автономные системы питания - благодаря развитию безлопастных технологий и компактных вертикальных турбин, такие установки могут обеспечивать энергией небольшие дома или даже автономные объекты в условиях ограниченного пространства.

• Масштабируемые модели - постепенно появляются турбины большой мощности, позволяющие использовать вертикальные ветрогенераторы в более крупных ветропарках и промышленных установках.

Итак, ветрогенераторы с вертикальной осью вращения получают все большее распространение благодаря своей универсальности, компактности и возможности эффективно работать даже при низких скоростях ветра. Развитие технологий, в частности безлопастных турбин, дает новые возможности для использования ветровой энергии, обеспечивая экономию на затратах и снижение выбросов углерода. Внедрение таких решений становится важным шагом к созданию устойчивых и экологически чистых источников энергии.