Pysty- ja vaakaakseliset tuuliturbiinit: tyypit ja toiminta

Un tuuliturbiini Se on laite, joka on suunniteltu muuntaa tuulen kineettistä energiaa sähköenergiaksi käyttämällä roottoria ja generaattoria. Nämä tuuliturbiinit on jaettu kahteen päätyyppiin: pystysuoran akselin tuuliturbiinit ja vaaka-akseliset tuuliturbiinit. Molemmilla on ainutlaatuiset ominaisuudet ja niitä käytetään erilaisissa tilanteissa ympäristöstä ja asennustarpeista riippuen.

Tuuliturbiinityypit

Tuulivoimaloita on kaksi pääluokkaa:

• Pystyakselinen tuuliturbiini (VAWT): Se onnistuu vangitsemaan tuulen mistä tahansa suunnasta ja sillä on alhainen energiantuotanto, mikä tekee siitä ihanteellisen paikkoihin, joissa tuulen voimakkuus on alhainen, tai kaupunkialueille, joissa määräykset estävät suurten rakenteiden asentamisen.
• Vaaka-akselinen tuuliturbiini (HAWT): Sitä käytetään eniten suurissa tuulivoimaloissa. Sen hyötysuhde on suurempi ja sitä voidaan käyttää paremmin alueilla, joilla tuuli on voimakkaampi ja tasaisempi.

Pystyakselinen tuuliturbiini

Pystyakseliset tuuliturbiinit, jotka tunnetaan nimellä VAWT, ovat niitä, joissa roottorin akseli on pystysuorassa suhteessa maahan. Yksi niiden tärkeimmistä eduista on, että ne eivät tarvitse suuntausmekanismeja tuulen sieppaamiseen, koska ne voivat toimia tuulen suunnasta riippumatta. Lisäksi sähkögeneraattori voidaan sijoittaa maahan, mikä helpottaa huoltoa.

Näissä tuulivoimaloissa on a alhaisempi energiatehokkuus verrattuna vaaka-akselisiin, mutta ne ovat silti tehokkaita alueilla, joilla tuulen nopeus on alhainen tai muuttuva. Lisäksi ne vaativat moottoroitua käynnistystä, koska ne eivät useimmissa tapauksissa voi käynnistyä itsestään.

Pystyakselisten tuuliturbiinien tyypit

VAWT:ssä on useita alatyyppejä:

1. Savonius-tuuliturbiini

El Savonius Se on yksi yksinkertaisimmista ja kestävimmistä malleista. Sille on ominaista kaksi vaakasuoraan siirrettyä puoliympyrää, joiden läpi tuuli kulkee aiheuttaen pyörimisliikkeen. Vaikka sen hyötysuhde on alhainen, se on hyvä vaihtoehto kohteisiin, joissa vaaditaan vähän huoltoa vaativia järjestelmiä.

2. Giromill-tuuliturbiini

Tämän tyyppisessä tuuliturbiinissa on a pystysuorien terien sarja yhdistetty kahteen palkkiin, jotka muodostavat pystyakselin. Sen energiakapasiteetti vaihtelee välillä 10-20 kW, joten se on Savoniusta tehokkaampi vaihtoehto pieniin asuin- tai liikeasennuksiin.

3. Darrieus-tuuliturbiini

El darrieus Se on edistyneempi tyyppi, joka koostuu kaksi tai kolme kaksoiskuperaa terää. Sen suunnittelun ansiosta tuuliturbiini pystyy hyödyntämään tuulta paremmin laajalla nopeusalueella. Sen haittapuolena on kuitenkin Savonius-roottorin tai muun järjestelmän tarve käynnistää se.

Pystyakselisen tuuliturbiinin toiminta

Laitteen käyttö VAWT Se on suhteellisen yksinkertainen. Terät pyörivät eri suuntiin liikkuvan tuulen voiman ohjaamana. Nämä tuulivoimalat ovat aina tuulen linjassa, jolloin ne voivat jatkaa toimintaansa, vaikka tuulen nopeus on alhainen.

Koska ne ovat kompaktimpia, pystyakseliset tuuliturbiinit tuottavat vähemmän tehoa verrattuna vaaka-akseliset vastineet. Ne ovat kuitenkin riittävän tehokkaita sovelluksiin, kuten lämmittää kotia, pitää valot päällä tai jopa ladata sähköautoa.

Vaaka-akseliset tuuliturbiinit

Vaaka-akseliset tuuliturbiinit ovat yleisimpiä, varsinkin suurissa tuulivoimala. Näiden tuuliturbiinien energiatehokkuus on parempi, koska ne pystyvät tuottamaan tehokkaammin voimaa suurista tuulennopeuksista.

Näiden tuuliturbiinien komponentit on sijoitettu tornin huipulla sijaitsevaan gondoliin. Kolmesta lavasta koostuva roottori vangitsee tuulen ja synnyttää pyörivän liikkeen, joka moninkertaistuu vaihteiston kautta sähkön tuottamiseksi. Tämä tuulen synnyttämä liike siirretään generaattoriin, joka tuottaa verkkoon siirrettävän energian.

Kumpi tuulivoimala on tehokkaampi?

Los vaaka-akseliset tuuliturbiinit Ne ovat yleensä tehokkaampia. Tämä johtuu siitä, että he voivat saavuttaa suurempia pyörimisnopeuksia ja hyödynnä tuulta paremmin korkeammilla korkeuksilla, joissa tuulen nopeus on tasaisempi ja voimakkaampi. Lisäksi ne vaativat vähemmän vaihteita pyörimisnopeuden lisäämiseksi, mikä mahdollistaa tuulen liike-energian paremmin valjastamisen.

Tuulivoimaloiden innovaatiot

Viime vuosina olemme nähneet suuria innovaatioita tuuliteknologiassa. Yksi lupaavimmista on ollut Vortex-terämyllyt, jonka on kehittänyt espanjalainen yritys. Tämäntyyppisten tuuliturbiinien ilman liikkuvia osia tavoitteena on vähentää ylläpitokustannuksia ja eliminoida suurten perinteisten tuuliturbiinien visuaalinen vaikutus maisemaan.

Toinen kunnianhimoinen projekti on Tuuli puu. Tässä mallissa käytetään 72 siiven muotoista turbiinia, jotka on järjestetty mekaaniseen puuhun, joka tuottaa energiaa erittäin kevyillä tuulilla. Tämän tyyppinen rakenne olisi ihanteellinen sijoitettava kaupunkeihin, tarjoten uusiutuvan ja esteettisesti miellyttävän energianlähteen.

Tuulivoimaloiden historiallinen ja nykyaikainen käyttö

Tuulivoiman käyttö ei ole mitään uutta. Ensimmäiset tuulimyllyt käytettiin veden pumppaamiseen tai viljan jauhamiseen maaseudulla. Se tapahtui kuitenkin 70-luvulla Dinamarca teki todellisen sitoutumisen laajamittaiseen tuulienergiaan, minkä ansiosta maasta tuli tuuliteknologian tärkein valmistaja.

Nykyään maaseudulla pienistä laitteista alkaneet tuuliturbiinit ovat väistyneet jättimäisille tuulipuistoille, jotka tuottavat satoja megawatteja puhdasta energiaa kulutukseen ympäri maailmaa. Suuret yritykset kuten Siemens y Vestas He johtavat näiden teknologioiden tuotantoa.

Tuuliturbiinien tulevaisuuteen liittyy merkittäviä tehokkuuden ja kustannusten kehitystä. On odotettavissa, että asennuksen yhteydessä kelluvat turbiinit Offshore-tuulivoimalla tulee olemaan entistä tärkeämpi rooli siirtymisessä uusiutuvaan energiaan.

Tämän tyyppisen innovaation kehityksen ansiosta tuulienergia on lakannut olemasta kokeellinen ratkaisu ja siitä on tullut yksi tärkeimmistä uusiutuvan energian lähteistä maailmanlaajuisesti.