Różnica między turbiną wiatrową o osi poziomej i pionowej

Termin „wiatrak” odnosi się do maszyny napędzanej wiatrem, która miele ziarno. Ale nowoczesne aplikacje maszynowe są bardziej poprawnie nazywane „turbinami wiatrowymi”, ponieważ można je wykorzystywać do różnych zastosowań. Turbiny wiatrowe są najskuteczniejszym sposobem przekształcania energii wiatru w energię elektryczną lub mechaniczną. Turbiny wiatrowe można podzielić głównie na dwie kategorie, zgodnie z konfiguracją osi obrotu łopat wirnika: turbina wiatrowa o osi poziomej (HAWT) i turbina wiatrowa o osi pionowej (VAWT). Gdy oś obrotu łopat jest równoległa do strumienia wiatru, turbina nazywa się HAWT, a gdy oś obrotu jest prostopadła do strumienia wiatru, nazywa się VAWT. Typy osi poziomych są najpopularniejszymi i najczęściej stosowanymi komercyjnymi turbinami wiatrowymi. Rzućmy okiem na techniczne różnice między dwiema konfiguracjami.

Turbina wiatrowa z osią poziomą (HAWT)

HAWT, skrót od turbiny wiatrowej o poziomej osi, jest najczęściej stosowaną konfiguracją w turbinach wiatrowych z wirnikami podobnymi do wirników samolotów. Gdy oś obrotu łopat jest równoległa do strumienia wiatru, turbina nazywana jest turbiną wiatrową o poziomej osi (HAWT). HAWT wychwytuje kinetyczną energię wiatru za pomocą wirnika śmigłowego, a ich oś obrotu jest równoległa do kierunku wiatru. HAWT są dostępne w wielu rozmiarach, od kilkuset watów do stu kilowatów. Tego rodzaju turbiny wiatrowe są zwykle stosowane w warunkach optymalnego wiatru, gdzie dostępny jest stały strumień i kierunek wiatru w celu wychwytywania maksymalnej energii wiatru. HAWT nie są skuteczne tam, gdzie wiatr jest turbulentny, dlatego zazwyczaj znajdują się w obszarach o stałym kierunkowym przepływie powietrza.

Turbina wiatrowa z osią pionową (VAWT)

Turbina wiatrowa z osią pionową (VAWT) jest prawdopodobnie najstarszym typem wiatraków, w których oś wału napędowego jest prostopadła do podłoża. Jest to rodzaj wiatraka, w którym główny wał wirnika biegnie pionowo, w przeciwieństwie do turbiny wiatrowej o poziomej osi. Ostrza VAWT obracają się względem swoich pionowych osi prostopadłych do podłoża. Projekty VAWT są czasami luźno kategoryzowane jako projekty oparte na podnoszeniu lub przeciąganiu. Mogą wychwytywać wiatr z dowolnego kierunku, a ich ciężkie maszyny znajdują się na poziomie gruntu. Ponieważ maszyna jest ustawiona na ziemi, upraszcza projektowanie i budowę wieży wiatrowej, a tym samym obniża koszty turbiny. W przeciwieństwie do HAWT, VAWT są zwykle stosowane w obszarach o burzliwym wietrze, takich jak wybrzeża, dachy, pejzaże miast itp..

Różnica między poziomą a pionową turbiną wiatrową

Projekt

- Turbina wiatrowa z osią poziomą (HAWT) jest najczęściej stosowaną konfiguracją w turbinach wiatrowych z wirnikami podobnymi do wirników samolotów. W HAWT oś obrotu łopat jest równoległa do kierunku wiatru. Natomiast turbina wiatrowa z osią pionową (VAWT) jest prawdopodobnie najstarszym typem wiatraków, w których oś wału napędowego jest prostopadła do podłoża. Jest to rodzaj wiatraka, w którym główny wał wirnika biegnie pionowo, w przeciwieństwie do turbiny wiatrowej o poziomej osi.

Maszyneria

- Turbiny wiatrowe z osią poziomą mają cały wirnik, skrzynię biegów i generator zamontowane na szczycie wieży, które muszą być obrócone w kierunku przeciwnym do kierunku wiatru. Istotną zaletą turbiny wiatrowej o osi pionowej w porównaniu z typem osi poziomej jest to, że ta pierwsza może przyjmować wiatr z dowolnego kierunku, a zatem nie jest wymagana kontrola odchylenia. W VAWT generator wiatru, skrzynia biegów i inne główne elementy turbiny mogą być ustawione na ziemi, co upraszcza konstrukcję i budowę wieży wiatrowej, a tym samym zmniejsza koszt turbiny.

Warunki wiatrowe

- HAWT są zwykle stosowane w warunkach optymalnego wiatru, gdzie dostępny jest stały strumień i kierunek wiatru w celu przechwytywania maksymalnej energii wiatru. HAWT nie są skuteczne tam, gdzie wiatr jest turbulentny, dlatego zazwyczaj znajdują się w obszarach o stałym kierunkowym przepływie powietrza. Z drugiej strony, VAWT są korzystne głównie na obszarach o burzliwym wietrze, takich jak dachy, wybrzeża itp. W przeciwieństwie do HAWT, VAWT mogą działać nawet przy niskich prędkościach wiatru i mogą być budowane w miejscach, gdzie wysokie konstrukcje są zabronione.

Turbina wiatrowa pozioma vs. pionowa: tabela porównawcza

streszczenie

Turbiny wiatrowe o osi poziomej i pionowej mają prawie taką samą idealną sprawność, ale HAWT są bardziej powszechne. HAWT mają cały wirnik, skrzynię biegów i generator na szczycie wieży i muszą być obrócone w kierunku wiatru. Z drugiej strony VAWT są dookólne, co oznacza, że ​​wirnik może przyjmować strumień wiatru z dowolnego kierunku. Dlatego nie jest wymagany żaden mechanizm odchylania. Ponadto nie wymagają stałej regulacji ani usprawnienia prędkości wiatru. Ponadto VAWT mają niższą początkową prędkość wiatru niż HAWT. Ponadto mają stosunkowo niższy poziom hałasu niż HAWT, a masywne konstrukcje wieżowe są rzadziej stosowane.