Melyek a leggyakoribb szélturbina típusok?

A közönséges szélturbinákat főként két kategóriába sorolják a szélturbina forgástengelyének iránya szerint: vízszintes tengelyű szélturbinák és függőleges tengelyű szélturbinák, amelyek közül a vízszintes tengelyű szélturbinák jelenleg a legelterjedtebb alkalmazási típus. A következők a főbb osztályozások és jellemzők:

1. Vízszintes tengelyű szélturbina (HAWT)
A szélturbina forgástengelye párhuzamos a talajjal, a lapátok pedig repülőgép-propellerekre hasonlítanak. A globális szélenergia-kapacitás több mint 95%-át teszi ki.

Fő típusok:

1. széllel szembeni típus

A szélturbina a torony előtt forog, a széllel szemben, így egy elfordulási rendszerre van szükség a szél ellensúlyozásához.

Előnyök: Csökkenti a torony árnyékhatását (a torony zavarja a légáramlást), magas hatásfok.

Hátrányok: Elfordulási eszközt igényel, és bonyolult szerkezettel rendelkezik.

A modern, nagyméretű (1,5 MW feletti) szélturbinák túlnyomó többsége ezt a kialakítást alkalmazza.

2. Hátszél típus

A szélturbina a torony mögött található, és automatikusan képes alkalmazkodni a szélhez (aktív elfordulási rendszer nélkül).

Hátrány: A toronyárnyék-effektus feszültségingadozásokat okoz a pengéekben, ami miatt azok hajlamosabbak a kifáradásra.

Ritkábban használják korai vagy kis szélturbinákban.

2. Függőleges tengelyű szélturbina (VAWT)
A szélturbina forgástengelye merőleges a talajra, és bármilyen irányból képes szelet felfogni anélkül, hogy elfordulási rendszerre lenne szükség. Jelenleg főként elosztott, kisméretű energiatermelésre vagy speciális forgatókönyvekhez használják.

Fő típusok:

Darrieus-típus

A pengék íveltek (például "Φ" alakúak) és aerodinamikai felhajtóerővel forognak.

Előnyök: Nagy sebesség és magas hatékonyság.

Hátrány: Nem indul magától, segédberendezést igényel; A szerkezeti feszültség nagy, ami megnehezíti a méretnövelést.

Savonius-típus

A pengék S alakúak és hordó alakúak, melyeket a szél ellenállása hajt.

Előnyök: Nagy indítónyomaték, könnyű indítás alacsony szélsebességnél, egyszerű szerkezet.

Hátrányok: Alacsony hatásfok (kevesebb, mint 15%), általában szélsebességmérőkben vagy kis töltőeszközökben használják.

H alakú (egyenes penge Darius)

Egyenes pengék és tartórudak kombinációjának alkalmazása az egyszerű gyártás érdekében.

Az utóbbi években megújult a figyelem az épületintegrációra vagy a tengeri úszó szélerőművek tesztelésére.

3. Alkalmazási forgatókönyv és méret szerint osztályozva
Nagy hálózatra csatlakoztatott szélturbina

A teljesítmény általában ≥ 1 MW, a szélturbina átmérője 80-200 méter, szélerőművekben használják.

A főáramú szórófej a háromlapátos, vízszintes tengelyű, szélirányban felfelé irányuló szórófej, kiforrott technológiával.

Elosztott kis- és közepes méretű szélturbinák

Teljesítmény ≤ 100 kW, vidéki területeken, kommunikációs bázisállomásokon, gazdaságokban stb. használják.

Beleértve a vízszintes vagy függőleges tengelyeket (például H-típusú, Savonius-típusú).

tengeri szélturbina

Legtöbbjük nagyméretű, vízszintes tengelyű szélturbina (5-15 MW vagy nagyobb) speciális alapozással (egycölöp, úszó stb.).

Korrózió- és tájfunálló kialakításra van szükség, ami magas karbantartási költségeket eredményez.

Speciális ventilátor

Diffúzorral megerősített típus: A kupola alakú szerkezet felgyorsítja a légáramlást, javítja a hatékonyságot, de magas költségekkel jár.

Nagy magasságú szélenergia: légsárkányok vagy héliumos lufik használata generátorok szállítására, kísérleti szakaszban.

4. Technológiai trendek és feltörekvő formatervezési minták
Mega skála: A tengeri szélturbinák egységenkénti kapacitása elérte a 15-18 MW-ot, a lapátok hossza meghaladja a 120 métert.

Úszó alapozás: mélytengeri szélerőművekhez alkalmas, úszó platformokra telepített szélturbinákkal.

Hibrid függőleges tengelyű kialakítás: A felhajtóerő és a légellenállás előnyeit ötvözve javítja az indítási teljesítményt és a hatékonyságot.

Intelligencia: Szenzorok és mesterséges intelligencia algoritmusok segítségével optimalizálja a perdítési és a lapátszögeket, alkalmazkodva az összetett szélviszonyokhoz.

5. Összefoglalás és összehasonlítás
1. Háromlapátos vízszintes tengelyű szélturbina

Előnyök: A szélenergia-átalakítás hatásfoka a legmagasabb (akár 50% vagy több), a technológia rendkívül fejlett, a mérete és a gazdaságossága a legjobb, és jelenleg a nagyszabású szélerőmű-projektek abszolút főáramú területe.

Hátrányok: Precíz szélirányhoz igazodó elfordulási rendszert igényel, viszonylag magas zajszinttel, magas karbantartási költségekkel (különösen nagy egységek esetén) és magas műszaki követelményekkel jár.

Fő alkalmazások: központosított szárazföldi szélerőműparkok, tengeri szélerőműparkok (jelenlegi és jövőbeli magmodellek).

2. Függőleges tengelyű szélturbina - Dario típus

Előnyök: Bármely irányból képes befogni a szelet anélkül, hogy elfordulási rendszerre lenne szükség. A generátor és a többi berendezés a földre helyezhető a könnyű karbantartás érdekében, és a működés közbeni zajszint viszonylag alacsony.

Hátrányok: Az összhatásfoka alacsonyabb, mint egy vízszintes tengelyű ventilátoré, és általában nem indul el automatikusan. Ha nagyobb lesz, a szerkezeti feszültség kihívása nagyobb, és a kereskedelmi forgalomba hozatal mértéke alacsony.

Fő alkalmazások: kisléptékű elosztott energiatermelés, épületbe integrált szélerőművek, kísérleti projektek és speciális környezetek.

3. Függőleges tengelyű szélturbina - Savonius típusú

Előnyök: Nagy indítónyomaték, alacsony szélsebesség és turbulens áramlás esetén is képes indítani, nagyon egyszerű és masszív szerkezet, alacsony gyártási és karbantartási költségek.

Hátrányok: A szélenergia-átalakítás hatásfoka nagyon alacsony (általában kevesebb, mint 20%), és a sebesség lassú.

Fő alkalmazások: Kis töltőeszközök, szellőztető segédeszközök, szélsebesség-mérő műszerek és egyéb alacsony fogyasztású alkalmazások.

Összefoglalva, a háromlapátos vízszintes tengelyű szélturbina uralja a globális szélenergia-piacot nagy hatásfokának és kiforrott ipari láncának köszönhetően. A függőleges tengelyű szélturbinákat, különösen a Dario típust, folyamatosan kutatják és vizsgálják elosztott, miniatürizált és speciális alkalmazási forgatókönyvekben egyedi előnyeik miatt, és fontos kiegészítői a szélenergia-technológia sokszínű fejlődésének.