Типи і конструкція вітрогенераторів

Типи і конструкція вітрогенераторів

Є два основних типи вітрогенераторів:

  • вітрогенератори з вертикальною віссю обертання
  • вітрогенератори з горизонтальною віссю обертання

Найбільш поширений тип вітрогенераторів - вітрогенератори з горизонтальною віссю обертання, спрощена схема конструкції таких вітрогенераторв показана нижче.

Схема_вітрогенератора

Вітрогенератори з горизонтальною віссю обертання

Найчастіше зустрічаються сучасні класичні лопатеві турбіни. Розрізняються континентальні або берегові вітрогенератори і морські, розташовані на деякій відстані від берега (вони мають перевагу з точки зору шуму, оскільки є віддаленими від людських осель), і використовують енергію морських вітрів, які є більш постійними і сильними, ніж континентальні вітри. Морські вітрогенератори набагато складніші в установці і експлуатації і, отже, набагато дорожчі.

Вітрогенератор

Робоча висота вітрогенератора переважно коливається між 25 і 180 м при потужності від 100 кВт до 5 МВт.

Вітрогенератор-1

Переважно експлуатуються двухлопастні або трилопатеві вітрогенератори, проте зустрічаються і однолопастні і багатолопатеві.

Вітрогенератор-2

В Австралії розроблена вітрова турбіна, що має 30 лопатей. Вона працює і з низькошвидкісним вітром, не видає особливого шуму або вібрацій і при цьому виробляє на 30% більше енергії, ніж вітряки-конкуренти.

Вітрогенератор-для-дому

Вітрогенератори для індивідуального (домашнього) використання мають до 12 м висоти і потужність між 100 Вт і 20 кВт.

Вітрогенератори з вертикальною віссю обертання

Вітрогенератори з вертикальною віссю обертання коштують дорожче, ніж такі ж з горизонтальною віссю, мають більш складну конструкцію, але вони більш пристосовані до місцевості з частою зміною напрямку вітру. Вітрогенератори з вертикальною віссю обертання більш компактні.

Є два види вітрогенераторів з вертикальною віссю обертання: ротор Савоніуса і ротор Дар'є.

Вітрогенератор_Дар'є_0

Вітрогенератор_Дар'є_1

Вітрогенератори з ротором Дар'є не вимагають багато місця, не вимагають систем наведення (не залежить від напрямку вітру), прості в установці. До мінусів можна віднести те, що вони мають низький коефіцієнт використання енергії вітру (приблизно 0,05 для класичного ротора Дар'є, при практичному коефіцієнті 0,45-0,47 для класичних горизонтально-осьових вітряків з теоретичним максимумом в 0,593), поганий самозапуск ( необхідний попередній розгін ротора), низьку механічну міцність, більший шум при експлуатації.

Вітрогенератор_Савоніуса

У вітрогенератора Савоніуса також низький коефіцієнт використання енергії вітру в порівнянні зі звичайними вітрогенераторами, велика матеріаломісткість, але він має перевагу в роботі з вітрами будь-яких напрямків.

Вітрогенератор - підводна турбіна

Конструкції вітрогенераторів можуть бути використані як підводні турбіни.

Водяна_турбіна_1

Водяна_турбіна_2

Розвиток водних турбін - дуже новий вид альтернативної енергетики і вже дуже перспективний, адже вони можуть мати набагато більшу потужність при набагато менших розмірах порівняно з вітрогенераторами. Це пов'язано з тим, що енергія морського течії в 800 разів більша за енергію вітру. Напрямки океанічних течій також змінюються значно рідше, ніж напрямки вітру.

Основним недоліком водних турбін є їх вплив на морське середовище (турбіни створюють великі області турбулентності, що перешкоджає розвитку живої природи і морської флори на великих відстанях від них). Турбіни знаходяться під водою, де ерозія металу дуже сильна, і тому термін експлуатації водних турбін обмежений.