Типы и конструкция ветрогенераторов

Есть два основных типа ветрогенераторов:

• ветрогенераторы с вертикальной осью вращения
• ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения

Наиболее распространенный тип ветрогенераторов - ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения, упрощенная схема конструкции таких ветрогенераторв показана ниже.

 

Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения

Чаще встречаются современные классические лопастные турбины. Различаются континентальные или береговые ветрогенераторы и морские, расположенные на некотором расстоянии от берега (они имеют преимущество с точки зрения шума, поскольку являются удаленными от человеческих жилищ), и использующие энергию морских ветров, которые являются более постоянными и сильными, чем континентальные ветры. Морские ветрогенераторы гораздо сложнее в установке и эксплуатации и, следовательно, намного дороже.

Рабочая высота ветрогенератора преимущественно колеблется между 25 и 180 м при мощности от 100 кВт до 5 МВт.

Преимущественно эксплуатируются двухлопастные или трехлопастные ветрогенераторы, однако встречаются и однолопастные и многолопастные.

В Австралии разработана ветровая турбина, имеющая 30 лопастей. Она работает и с низкоскоростным ветром, не выдает особого шума или вибраций и при этом производит на 30% больше энергии, чем ветряки-конкуренты.

Ветрогенераторы для индивидуального (домашнего) использования имеют до 12 м высоты и мощность между 100 Вт и 20 кВт.

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения стоят дороже, чем такие же с горизонтальной осью, имеют более сложную конструкцию, но они более приспособлены к местности с частой сменой направления ветра. Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения более компактные.

Есть два вида ветрогенераторов с вертикальной осью вращения: ротор Савониуса и ротор Дарье.

Ветрогенераторы с ротором Дарье не требуют много места, не требуют систем наведения (не зависят от направления ветра), просты в установке. К минусам можно отнести то, что они имеют низкий коэффициент использования энергии ветра (примерно 0,05 для классического ротора Дарье, при практическом коэффициенте 0,45-0,47 для классических горизонтально-осевых ветряков с теоретическим максимумом в 0,593), плохой самозапуск (требуется предварительный разгон ротора), низкую механическую прочность, больший шум при эксплуатации.

У ветрогенератора Савониуса также низкий коэффициент использования энергии ветра по сравнению с обычными ветрогенераторами, большая материалоемкость, но он имеет преимущество в работе с ветрами любых направлений.

Ветрогенератор - подводная турбина

Конструкции ветрогенераторов могут быть использованы как подводные турбины.

Развитие водных турбин - очень новый вид альтернативной энергетики и уже очень перспективный, ведь они могут иметь гораздо большую мощность при гораздо меньших размерах по сравнению с ветрогенераторами. Это связано с тем, что энергия морского течения в 800 раз больше, чем энергия ветра. Направления океанических течений также изменяютсяи значительно реже, чем направления ветра.

Основным недостатком водных турбин является их влияние на морскую среду (турбины создают большие области турбулентности, препятствующие развитию живой природы и морской флоры на больших расстояниях от них). Турбины находятся под водой, где эрозия металла очень сильна, и поэтому срок эксплуатации водных турбин ограничен.