John Yan, China, sawt.com

De meeste windturbines vallen in een van de twee algemene categorieën: horizontale en verticale as. Elk kan verder worden onderverdeeld in kleine en grote windturbines.

windturbines kunnen worden geclassificeerd als utility scale en small scale en vervolgens in een horizontale as (HAWTs) en verticale as versies (VAWTs).

de technologie voor traditionele windturbines met horizontale assen (HAWTs) is al meer dan honderd jaar in ontwikkeling. Deze technologie omvat messen en hun productie, versnellingsbakken en hun productietechnologie, pitch hoek apparaten en hun technologie, enzovoort. De technologieën zijn zeer volwassen. De wet van Betz, die de maximale hoeveelheid energie definieert die een HAWT uit de wind kan halen, is gebaseerd op een enkele schijf (de rotor) die zich in een tweedimensionale ruimte beweegt.

enkele componenten in een conventionele windturbine.

1. kleine verticale as windturbines

kleine verticale as windturbines verschillen sterk van middelste tot grote verticale as ?? windturbines omdat de aandrijfkracht en richting van een blad anders zijn wanneer een blad draait. Op een bepaalde positie is de bladkracht groot en de richting positief. Op sommige posities zal de drijvende kracht kleiner en ook positief zijn. Maar op andere posities zijn de drijvende kracht en richting negatief, en groot en klein. Naarmate de rotordiameter groter wordt, worden de negatieve krachten groter. Dus als de diameter van de rotor groter wordt gemaakt, moet de hoek (pitch) van het blad in real time instelbaar zijn. Dit wordt “real time attack angle control regulation” technologie genoemd.

1.1 de meeste huidige verticale aswindturbines hebben drie grote problemen:

1. lage vermogensproductie
2. zij werken in een klein bereik van windsnelheden en remmen vaak, waardoor hun vermogen

slechte stabiliteit vermindert wanneer het draaien de levensduur van de turbine verkort.

de galerij toont het brede scala aan verticale asontwerpen.

1.2 het oplossen van de drie problemen

De SAWT, een verticale as ontwerp, lost de drie technische problemen in de verticale as windturbine industrie. Een ontwerper heeft een kleine verticale windturbine geproduceerd die sinds 2007 meer dan 4.000 eenheden verkocht in ongeveer 60 landen, en patenten gebruikte om technische barrières op te zetten.

1.3 How to design a good small vertical-axis wind turbine

1.3.1 hoewel verschillend van een HAWT, blijft de kerntechnologie van een VAWT een windmolenstructuur met bladen. Na het kiezen van een vleugelprofiel, is het noodzakelijk om een concave oriëntatie, hoek, breedte en hoeveelheid te berekenen, omdat elk van deze factoren de prestaties van de VAWT bepaalt.
dus een eerste stap is het kiezen van een lage snelheid vleugelprofiel. Een tweede stap zet de concave oriëntatie naar buiten, een derde stap kiest een kleine bladhoek (8° werkt goed) en een geschikte bladbreedte. De beste hoeveelheid is vijf. En dan is de mes verbinding methode belangrijk. Het beste is om socket structuur te gebruiken voor eenvoudige installatie en verminderde de weerstand krachten. Deze factoren bepalen de energieopwekking van de VAWT.een HAWT-turbine moet gieren − zich in de wind richten-maar de VAWT hoeft dat niet te doen. Dus VAWTs muse gebruiken de “positive pitch attack angle regulation”. Deze functie maakt gebruik van centrifugale kracht om de blade hoek te regelen wanneer de rotatiesnelheid de nominale snelheid overschrijdt.

1.3.3 een goede verticale aswindmolen moet stabiel blijven tijdens het draaien. Zo niet, dan zal de turbine “zijn hoofd schudden” wanneer de rotor draait. Dat zal de levensduur van de turbine verminderen en andere problemen veroorzaken, zoals lawaai en mechanische slijtage. Dus de beste oplossing is om een coaxiale structuur te gebruiken voor de windmolen en generator. De coaxiale opstelling van Windmolen en generator zorgt voor een betrouwbare afdichting, veiligheid en stabiliteit, vrij van mechanisch lawaai, een redelijk lager voor windmolen en een lange levensduur.
1.3.4 schade aan windturbines kan optreden wanneer de windsnelheid meer dan 25 m / s bedraagt. Als een windturbine begint te remmen, moet hij de rotatietraagheid en de drijvende kracht van de wind overwinnen. Dus een goed ontwerp berekent het koppel in de rotor bij survival windsnelheid en kiest een geschikte schijfrem voor die hoeveelheid energie.

2. Medium & large VAWT technologies

hoewel veel andere turbinefabrikanten middelgrote en grote VAWT ontwikkelen, hebben zij gekozen voor de ontwerpbenadering van kleine VAWT ’s door een kleine turbine proportioneel uit te breiden tot een”middelgrote of grote VAWT”. Ze begrijpen niet echt de kenmerken van een VAWT.

Het is algemeen bekend dat een VAWT stil en veilig is en geen hoge toren nodig heeft. Ondanks de inspanningen van talloze ingenieurs is er echter nauwelijks een gecommercialiseerde grote VAWT gelanceerd. De redenen hiervoor liggen voor de hand: de problemen op het gebied van aerodynamische efficiëntie, zelfstart, structurele stabiliteit en veilig remmen blijven onopgelost. De problemen moeten worden opgelost voor elk type windturbine.

Deze drie problemen worden opgelost met “active real-time pitch attack angle regulation” en “Truss Structure Shaft” technologieën.

2.1 “Active real-time pitch attack angle regulation” – technologie

de kern van deze technologie is het aanpassen van de bladehoeken op een draaiende turbine. Het apparaat werd getest op een 1-m hoge X 1,36-m brede VAWT in een windtunnel bij een windsnelheid van 2 m / s. het gemeten koppel was 0,9 tot 1 Nm bij 44 tpm. De conversie van windenergie naar mechanische energie bedraagt 68% en overtreft de limiet van 59,3% volgens de Betz-wet. Dit wil niet zeggen dat de Betz wet verkeerd is. In deze theorie gebruikt een HAWT een enkele schijf die in een tweedimensionale ruimte roteert, terwijl de VAWT een meervoudige schijf rotatie in een driedimensionale ruimte is. Dit maakt de VAWT gelijk aan twee HAWTs.

windtunneltests toonden een nuttig koppel bij 2 m / s wind.

2.2 Trussstructuur voor de hoofdas van een grote VAWT

het buigmoment op de windmolen kan extreem groot zijn wanneer de rotordiameter voldoende groot is. Dat betekent dat de hoofdas een grote en sterke diameter moet hebben, wat de commercialisering bemoeilijkt. Onze oplossing maakt gebruik van een holle truss als een hoofdas binnen omdat de truss structuur is sterk en relatief licht, voldoen aan de eisen voor de hoofdas op middelgrote en grote VAWTs, evenals de vraag naar commercialisering.

the potential of wind: Bernoulli ‘ s principle applied to sail boats

The Vestas Sailrocket 2 established a world record for sail boats in Walvis Bay of Namibia in 2012. Het schip bereikte 64,78 knopen (119.95 km / h) in een wind van slechts 25 knopen (46,3 km / h). De gemiddelde vaarsnelheid bereikte 59,23 knopen (109,65 km / h) in een 500m rechte kanaal. Deze zeilboot werd aangedreven door de hefkracht als gevolg van Bernoulli ‘ s Principe.

3.1 problemen met traditionele ontwerpen

sommigen zullen beweren dat de pijnpunten van de traditionele windturbine-industrie omvatten:

• vaak een hoge energieopwekkingskosten dan traditionele energie
• productie is complex
• grote delen zijn moeilijk te transporteren
• een fundering die een groot volume beton en wapening vereist.
• installatie vereist complexe en dure kranen
• geluidsoverlast
• schade aan het ecosysteem
• chemische verontreiniging is mogelijk
• hoogspanning genereert elektromagnetische straling en interferentie

Een oplossing: De Superturbine en hoe het werkt

gedurende tien jaar R&D in de VAWT-industrie heeft geleid tot de Superturbine, een type grote windturbine. De Super Turbine, ontwikkeld door 2014, heeft lage energie-opwekkingskosten, en eenvoudige installatie en onderhoud. In de kern is een uitbreiding van de” active real-time pitch attack angle regulation ” technologie die is geverifieerd door experimenten. We denken dat het een revolutie zou kunnen leiden in de huidige grote windturbine-industrie.

de bovenste afbeelding toont een algemene lay-out voor een Superturbine. De onderste afbeeldingen geven details.

• om vermogen te produceren, worden honderden messen door hefkrachten langs een spoor bewogen en door een ketting overgebracht om honderden generatoren aan te drijven die op het cirkelvormige spoor zijn bevestigd.
• Active real-time pitch angle regulation technology bewaakt de windrichting, snelheid en de positie van elk blad op het spoor. Vervolgens past het de hoeken van de bladen aan om de maximale hefkracht te krijgen. Op deze manier kan de Superturbine de windenergieconversie verhogen en de opwekking van hoog vermogen mogelijk maken.
• een enkele Superturbine kan worden ontworpen om te voldoen aan de voorwaarden van een windmolenpark en de eisen van de klant. Een turbine kan van 7 tot 50 MW groot worden.

3.3 de technologieën geverifieerd door windtunneltests

het ontwerp is een uitbreiding en verdere toepassing van “active real-time attack angle regulation” technologie. In een cirkelbaan, aangedreven door de wind, zullen de bladen op verschillende locaties de drijvende kracht produceren met verschillende grootte en richting.
Een gewijzigd nummer heeft extra voordelen. Bijvoorbeeld, waar de drijvende kracht is het grootst, snijd de cirkelvormige baan op deze locatie en uit te breiden tot een rechte lijn, die een prototype van super turbine. Net als een zeilboot is hij het snelst in een rechte lijn.

een superturbine kan rond, lang of zelfs driehoekig worden ontworpen, maar de draaicirkel is hetzelfde afhankelijk van land-en windomstandigheden.

enkele aanvullende details voor het ontwerp.

3.4 kenmerken van Super Turbine

het ontwerp maakt gebruik van de huidige volwassen technologieën voor alle onderdelen. Belangrijke componenten zijn:

3.6 lagere apparatuurkosten

• Superturbine gebruikt huidige en volwassen technologieën, zoals die voor motion control, hydraulica, tracks en bewegend vermogen. Zo zal het gemakkelijk aan fabrikant zijn.
• een 40 MW Super Turbine gebruiker totale kosten zijn $ 15 miljoen, of $ 0,38 per watt.

bijschrift