John Yan, Kína, sawt.com

a legtöbb szélturbina két általános kategória egyikébe tartozik: vízszintes tengely és függőleges tengely. Mindegyik tovább osztható kis-és nagy szélturbinákra.

a szélturbinák közüzemi méretarányúak és kis méretarányúak, majd vízszintes tengelyűek (HAWTs) és függőleges tengelyűek (VAWTs).

a hagyományos vízszintes tengelyű szélturbinák (HAWTs) technológiája több mint száz éve fejlesztés alatt áll. Ez a technológia magában foglalja a pengéket és azok gyártását, a hajtóműveket és gyártási technológiájukat, a szögmérő eszközöket és azok technológiáját stb. A technológiák nagyon érettek. A Betz törvénye, amely meghatározza azt a maximális energiamennyiséget, amelyet egy HAWT kivonhat a szélből, egyetlen lemezen (a rotoron) alapul, amely kétdimenziós térben mozog.

egy hagyományos szélturbina néhány alkatrésze.

1. kis függőleges tengelyű szélturbinák

kis függőleges tengelyű szélturbinák nagyban különböznek a középtől a nagy függőleges tengelyig ?? szélturbinák, mert a penge hajtóereje és iránya más, ha egy penge forog. Bizonyos helyzetben a pengeerő nagy, az irány pozitív. Egyes pozíciókban a hajtóerő kisebb lesz, valamint pozitív. De más pozíciókban a hajtóerő és az irány negatív, nagy és kicsi. Továbbá, mivel a rotor átmérője nagyobb, a negatív erők nagyobbak lesznek. Tehát, ha a forgórész átmérője nagyobb, a penge szögének (hangmagasságának) valós időben állíthatónak kell lennie. Ez az úgynevezett “valós idejű támadás szög szabályozás” technológia.

1.1 a Legtöbb jelenlegi függőleges tengely szélturbina három fő problémák:

1. az Alacsony villamosenergia-termelés teljesítmény
2. dolgoznak, egy szűk körű, a szél sebessége, a fék gyakran, így csökkentve a teljesítmény

a Szegény stabilitás, amikor forgó lerövidíti a turbina élet.

a galéria a függőleges tengelyek széles skáláját mutatja be.

1.2 A három probléma megoldása

a SAWT, egy függőleges tengelyű kialakítás, megoldja a függőleges tengelyű szélturbina ipar három MŰSZAKI problémáját. Az egyik tervező egy kis függőleges szélturbinát gyártott, amely 2007 óta több mint 4000 darabot értékesített mintegy 60 országban, és szabadalmakat használt a műszaki akadályok felállításához.

1.3 Hogyan tervezzünk egy jó kis függőleges tengelyű szélturbina

1.3.1 bár különbözik a SÓLYOMTÓL, a VAWT magtechnológiája továbbra is szélmalomszerkezet, pengékkel. A szárny kiválasztása után ki kell számítani egy homorú tájolást, szöget, szélességet és mennyiséget, mivel ezek a tényezők mindegyike meghatározza a VAWT teljesítményét.
tehát az első lépés az alacsony sebességű szárny kiválasztása. A második lépés a konkáv tájolást kívülre helyezi, a harmadik lépés egy kis pengeszöget választ (8° jól működik), valamint egy megfelelő pengeszélességet. A legjobb penge mennyiség öt. Ezután fontos a penge csatlakozási módja. A legjobb, ha a socket struktúrát használja a könnyű telepítéshez, és csökkenti a húzóerőket. Ezek a tényezők határozzák meg a VAWT energiatermelési teljesítményét.
1.3.2 A HAWT turbinának ásítania kell-átirányítania magát a szélbe − de a VAWT-nek nem kell. Tehát a VAWTs muse a “pozitív pitch attack szögszabályozást”használja. Ez a funkció centrifugális erőt használ a penge szögének szabályozására, amikor a forgási sebesség meghaladja a névleges sebességet.

1.3.3 egy jó függőleges tengelyű szélmalomnak stabilnak kell maradnia, amikor forog. Ha nem, akkor a turbina “rázza a fejét”, amikor a rotor forog. Ez csökkenti a turbina élettartamát, és más problémákat, például zajt és mechanikai kopást okoz. Tehát a legjobb megoldás egy koaxiális szerkezet használata a szélmalomhoz és a generátorhoz. A szélmalom és a generátor koaxiális elrendezése megbízható tömítést, biztonságot és stabilitást biztosít, mechanikai zajtól mentes, ésszerű csapágy a szélmalom számára, és hosszú hasznos élettartam.
1.3.4 a szélturbinák károsodhatnak, ha a Szélsebesség meghaladja a 25 m/s-ot. tehát a függőleges tengelyű szélturbinának automatikus fékrendszerre van szüksége. Ahogy a szélturbina fékezni kezd, le kell győznie a forgási tehetetlenséget és a hajtóerőt a széltől. Tehát egy jó kialakítás kiszámítja a forgórész nyomatékát a túlélési szélsebességnél, és kiválasztja a megfelelő tárcsaféket ehhez az energiamennyiséghez.

2. Medium & large VAWT technologies

bár sok más turbinagyártó közepes és nagy VAWT-t fejleszt, a kis Vawt-k tervezési megközelítését úgy fogadták el, hogy egyszerűen arányosan megnöveltek egy kis turbinát, hogy”közepes vagy nagy VAWT” legyen. Nem igazán értik a VAWT jellemzőit.

köztudott, hogy a VAWT csendes, biztonságos, nincs szüksége magas toronyra. A számtalan mérnök erőfeszítései ellenére azonban alig került forgalomba a nagy VAWT. Az okok nyilvánvalóak: az aerodinamikai hatékonyság, az önindítás, a szerkezeti stabilitás és a biztonságos fékezés problémái megoldatlanok maradnak. A problémákat bármilyen típusú szélturbina esetén meg kell oldani.

ezt a három problémát “aktív valós idejű pitch attack angle regulation” és “rácsos szerkezet tengely” technológiákkal oldják meg.

2.1 “Active real-time pitch attack angle regulation” technology

ennek a technológiának a lényege, hogy egy forgó turbinán állítsa be a penge szögeit. A készüléket egy 1 m magas x 1,36 m széles VAWT-en tesztelték egy szélcsatornában, 2 m/s szélsebességgel.a mért nyomaték 0,9-1 Nm volt 44 fordulat / perc sebességgel. A szélenergia mechanikai energiává történő átalakulási aránya eléri a 68% – ot, meghaladva a Betz törvény által az 59.3% – os határértéket. Ez nem azt jelenti, hogy a Betz törvény rossz. Ebben az elméletben a HAWT egyetlen lemezt használ, amely kétdimenziós térben forog, míg a VAWT többszörös lemezforgatás egy háromdimenziós térben. Ez a VAWT két sólyomnak felel meg.

a Szélcsatorna tesztek hasznos nyomatékot mutattak 2 m/s szélnél.

2.2 rácsos szerkezet a nagy VAWT főtengelyéhez

a szélmalom hajlítási pillanata rendkívül nagy lehet, ha a rotor átmérője elég nagy. Ez azt jelenti, hogy a főtengelynek nagy és erős átmérőjűnek kell lennie, ami megnehezíti a kereskedelmet. A megoldás egy üreges rácsos, mint a fő tengely belsejében, mert a rácsos szerkezet erős, viszonylag könnyű, megfelel a követelményeknek a főtengely közepes és nagy VAWTs, valamint a kereslet a kereskedelmi forgalomba.

a szél potenciálja: Bernoulli elve a vitorlás hajókra vonatkozik

a Vestas Sailrocket 2 világrekordot állított fel a vitorlások számára a Namíbiai Walvis-öbölben 2012-ben. A hajó elérte a 64,78 csomót (119.95 km / h) mindössze 25 csomós szélben (46,3 km/h). Átlagos vitorlázási sebessége 59, 23 csomót (109, 65 km/h) ért el egy 500 méteres egyenes csatornán. Ezt a vitorlást a Bernoulli elvéből eredő emelőerő hajtotta.

3.1 problémák a hagyományos mintákkal

egyesek azzal érvelnek, hogy a hagyományos szélturbina-ipar fájdalompontjai a következők:

• gyakran nagy energiatermelési költség, mint a hagyományos energia
• a gyártás összetett
• a nagy alkatrészeket nehéz szállítani
• egy olyan alap, amely nagy mennyiségű
  betont és betonacélt igényel.
• telepítés igényel komplex és költséges daruk
• zajszennyezés
• kár, hogy az ökoszisztéma
• kémiai szennyezés lehetséges
• nagyfeszültségű generál elektromágneses sugárzás és interferencia

a megoldás: A Szuperturbina és működése

az R& D A VAWT iparágban a Szuperturbina, egy nagy szélturbina típusához vezetett. A 2014-ben kifejlesztett Szuperturbina alacsony energiatermelési költségekkel, könnyű telepítéssel és karbantartással rendelkezik. A lényege az “aktív valós idejű pitch attack angle regulation” technológia kiterjesztése, amelyet kísérletek igazoltak. Úgy gondoljuk, hogy forradalmat okozhat a jelenlegi nagy, szélturbina iparban.

a felső kép egy szuper turbina általános elrendezését mutatja. Az alsó képek részleteket tartalmaznak.

• az erő előállításához több száz pengét mozgatnak egy vágányon emelőerőkkel, és egy láncon keresztül továbbítják, hogy több száz generátort vezessenek a kör alakú pályán.
• aktív, valós idejű szögszabályozási technológia figyeli a szél irányát, sebességét és az egyes pengék helyzetét a pályán. Ezután beállítja a pengék szögeit a maximális emelési erő eléréséhez. Ily módon a Szuperturbina fokozhatja a szélenergia konverziós sebességét, valamint lehetővé teszi a nagy teljesítmény előállítását.
• egyetlen Szuperturbinát úgy lehet megtervezni, hogy megfeleljen a szélerőműpark feltételeinek és az ügyfelek igényeinek. A turbina mérete 7-50 MW lehet.

3.3 a szélcsatorna tesztekkel ellenőrzött technológiák

a tervezés az “aktív valós idejű támadási szögszabályozás” technológia kiterjesztése és további alkalmazása. A szél által hajtott körkörös pályán a különböző helyeken lévő pengék eltérő nagyságú és irányú hajtóerőt eredményeznek.
a módosított pályának további előnyei vannak. Például, ha a hajtóerő a legnagyobb, vágja le a kör alakú pályát ezen a helyen, és terjessze egyenes vonalra, amely a szuper turbina prototípusa. Mint egy vitorlás, ez a leggyorsabb egyenes vonalban.

egy szuperturbina kerek, hosszú vagy akár háromszög alakú is lehet, de a fordulási sugár a szárazföldi és a szélviszonyoknak megfelelően azonos.

néhány további részlet a tervezéshez.

3.4 jellemzői Super turbina

a design használ jelenlegi érett technológiák minden alkatrész. Főbb részei a következők:

a 3.6 Alacsonyabb berendezések költségei

• Super Turbina használja a jelenlegi érett technológiák, például a motion control, hidraulika, pályák, valamint mozgó erő. Így könnyű lesz gyártani.
• egy 40 MW-os Szuperturbina felhasználó összköltsége 15 millió dollár, vagyis 0,38 dollár wattonként.

felirat