John Yan, Chiny, sawt.com

większość turbin wiatrowych należy do jednej z dwóch ogólnych kategorii: osi poziomej i osi pionowej. Każdą z nich można podzielić na małe i duże turbiny wiatrowe.

turbiny wiatrowe można sklasyfikować jako skalę użytkową i małą skalę, a następnie do osi poziomej (HAWTs) i osi pionowej (VAWTs).

technologia tradycyjnych turbin wiatrowych o osi poziomej (HAWTs) jest rozwijana od ponad stu lat. Technologia ta obejmuje ostrza i ich produkcję, skrzynie biegów i ich technologię produkcji, urządzenia kątowe skoku i ich technologię i tak dalej. Technologie są bardzo dojrzałe. Prawo betza, które określa maksymalną ilość energii, jaką HAWT może wydobyć z wiatru, opiera się na pojedynczym dysku (wirniku) poruszającym się w dwuwymiarowej przestrzeni.

kilka elementów w konwencjonalnej turbinie wiatrowej.

1. małe turbiny wiatrowe o osi pionowej

małe turbiny wiatrowe o osi pionowej różnią się znacznie od średniej do dużej osi pionowej ?? turbiny wiatrowe, ponieważ siła napędowa i kierunek ostrza są różne, gdy ostrze obraca się. W pewnej pozycji Siła ostrza jest duża, a kierunek jest dodatni. Na niektórych pozycjach siła napędowa będzie mniejsza, a także dodatnia. Ale na innych pozycjach siła napędowa i kierunek są negatywne, a duże i małe. Ponadto, gdy średnica wirnika jest większa, siły ujemne stają się większe. Jeśli więc Średnica wirnika jest większa, kąt ostrza (skok) musi być regulowany w czasie rzeczywistym. Nazywa się to technologią „Real Time attack angle control regulation”.

1.1 większość obecnych turbin wiatrowych o osi pionowej ma trzy główne problemy:

1. niska wydajność wytwarzania energii
2. pracują w wąskim zakresie prędkości wiatru i często hamują, co zmniejsza ich moc wyjściową

słaba stabilność podczas obracania skraca żywotność turbiny.

Galeria przedstawia szeroki zakres projektów osi pionowych.

1.2 rozwiązanie trzech problemów

SAWT, projekt osi pionowej, rozwiązuje trzy problemy techniczne w branży turbin wiatrowych o osi pionowej. Jeden z projektantów wyprodukował małą pionową turbinę wiatrową, która od 2007 roku sprzedała ponad 4000 jednostek w około 60 krajach i wykorzystała patenty do tworzenia barier technicznych.

1.3 Jak zaprojektować dobrą małą turbinę wiatrową o osi pionowej

1.3.1 chociaż różni się od HAWT, podstawową technologią VAWT pozostaje struktura młyna wiatrowego z ostrzami. Po wybraniu płata lotniczego konieczne jest obliczenie wklęsłej orientacji, kąta, szerokości i ilości, ponieważ każdy z tych czynników decyduje o wydajności VAWT.
więc pierwszym krokiem jest wybór płata wolnoobrotowego. Drugi krok stawia wklęsłą orientację Na Zewnątrz, trzeci krok wybiera mały kąt ostrza (8° działa dobrze) i odpowiednią szerokość ostrza. Najlepsza Ilość ostrzy to pięć. A następnie metoda połączenia ostrza jest ważna. Najlepiej jest użyć struktury gniazda dla łatwej instalacji i zmniejszyć siły oporu. Czynniki te określają wydajność wytwarzania energii przez VAWT.
1.3.2 turbina HAWT musi się ziewać-przekierowywać na wiatr – ale VAWT nie musi. Tak więc VAWTs muse używa „positive pitch attack angle regulation”. Ta funkcja wykorzystuje siłę odśrodkową do kontrolowania kąta ostrza, gdy prędkość obrotowa przekracza prędkość znamionową.

1.3.3 dobry wiatrak osi pionowej musi pozostać stabilny, gdy go wiruje. Jeśli nie, turbina „potrząśnie głową”, gdy wirnik się obraca. Zmniejszy to żywotność turbiny i spowoduje inne problemy, takie jak hałas i zużycie mechaniczne. Tak więc najlepszym rozwiązaniem jest użycie struktury współosiowej dla młyna wiatrowego i generatora. Współosiowy układ wiatraka i generatora zapewnia niezawodne uszczelnienie, Bezpieczeństwo i stabilność, bez hałasu mechanicznego, rozsądne łożysko dla wiatraka i długą żywotność.
1.3.4 turbiny wiatrowe mogą ulec uszkodzeniu, gdy prędkość wiatru przekracza 25 m/s. Tak więc turbina wiatrowa o osi pionowej wymaga automatycznego układu hamulcowego. Gdy turbina wiatrowa zaczyna hamować, musi pokonać bezwładność obrotową i siłę napędową wiatru. Tak więc dobry projekt oblicza moment obrotowy w wirniku przy prędkości wiatru i wybiera odpowiedni hamulec tarczowy dla tej ilości energii.

2. Średnie& Duże technologie VAWT

chociaż wielu innych producentów turbin opracowuje średnie i duże VAWT, przyjęli podejście projektowe od małych VAWT, po prostu proporcjonalnie powiększając małą turbinę, aby stała się „średnim lub dużym VAWT”. Oni naprawdę nie rozumieją cech VAWT.

wiadomo, że VAWT jest cichy, bezpieczny i nie potrzebuje wysokiej wieży. Mimo wysiłków niezliczonych inżynierów, wprowadzono jednak niewiele skomercjalizowanych dużych VAWT. Przyczyny są oczywiste: problemy z wydajnością aerodynamiczną, samoczynnym rozruchem, stabilnością konstrukcji i bezpiecznym hamowaniem pozostają nierozwiązane. Problemy muszą być rozwiązane dla każdego typu turbiny wiatrowej.

te trzy problemy zostały rozwiązane za pomocą technologii „active real-time pitch attack angle regulation” i „Truss Structure Shaft”.

2.1 Technologia aktywnej regulacji kąta natarcia w czasie rzeczywistym

podstawą tej technologii jest regulacja kąta natarcia łopatki na wirującej turbinie. Urządzenie testowano na VAWT o wysokości 1 m x 1,36 m szerokości w tunelu aerodynamicznym przy prędkości wiatru 2 m / s.zmierzony moment obrotowy wynosił 0,9 do 1 Nm przy 44 obr. / min. Współczynnik konwersji energii wiatrowej na energię mechaniczną sięga 68%, przekraczając limit 59,3% według prawa Betza. Nie oznacza to, że prawo Betza jest złe. W tej teorii HAWT używa pojedynczego dysku obracającego się w przestrzeni dwuwymiarowej, podczas gdy VAWT jest wielokrotnym obrotem dysku w przestrzeni trójwymiarowej. To sprawia, że VAWT jest odpowiednikiem dwóch Hawtów.

testy tunelu aerodynamicznego wykazały użyteczny moment obrotowy przy wiatrach 2 m / s.

2.2 konstrukcja kratownicowa dla wału głównego dużego VAWT

moment zginający na młynie wiatrowym może być bardzo duży, gdy średnica wirnika jest wystarczająco duża. Oznacza to, że wał główny musi mieć dużą i silną średnicę, co utrudnia komercjalizację. Nasze rozwiązanie wykorzystuje wydrążoną kratownicę jako główny wał wewnątrz, ponieważ konstrukcja kratownicy jest mocna i stosunkowo lekka, spełniając wymagania dla głównego wału na średnich i dużych VAWTs, a także zapotrzebowanie na komercjalizację.

potencjał wiatru: zasada Bernoulliego stosowana do łodzi żaglowych

Vestas Sailrocket 2 ustanowił rekord świata dla łodzi żaglowych w Zatoce Walvis w Namibii w 2012 roku. Okręt osiągnął prędkość 64,78 węzła (119.95 km/h) przy wietrze zaledwie 25 węzłów (46,3 km/h). Jego średnia prędkość żeglugowa osiągnęła 59,23 węzła (109,65 km / h) w kanale prostym o długości 500 m. Żaglowiec ten napędzany był siłą nośną wynikającą z zasady Bernoulliego.

3.1 problemy z tradycyjnymi konstrukcjami

niektórzy twierdzą, że problemy w tradycyjnym przemyśle turbin wiatrowych obejmują:

• często wysokie koszty wytwarzania energii niż tradycyjna energia
• produkcja jest złożona
• Duże części są trudne do transportu
• fundament, który wymaga dużej objętości
  betonu i prętów zbrojeniowych.
• instalacja wymaga skomplikowanych i kosztownych dźwigów
• zanieczyszczenie hałasem
• uszkodzenie ekosystemu
• możliwe jest zanieczyszczenie chemiczne
• wysokie napięcie generuje promieniowanie elektromagnetyczne i zakłócenia

rozwiązanie: Super Turbina i jak to działa

ponad dziesięć lat R& D w branży VAWT doprowadziło do powstania Super turbiny, typu dużej turbiny wiatrowej. Super Turbina, opracowana przez 2014, charakteryzuje się niskimi kosztami wytwarzania energii oraz łatwą instalacją i konserwacją. Jego rdzeniem jest rozszerzenie technologii „active real-time pitch attack angle regulation”, która została zweryfikowana przez eksperymenty. Sądzimy, że może to doprowadzić do rewolucji w obecnym dużym przemyśle turbin wiatrowych.

górny obraz przedstawia ogólny układ Super turbiny. Dolne obrazy zawierają szczegóły.

• aby wytworzyć moc, setki łopatek są przesuwane wzdłuż toru za pomocą sił podnoszących i przenoszone przez łańcuch, aby napędzać setki generatorów zamocowanych na okrągłym torze.
• aktywna technologia regulacji kąta nachylenia w czasie rzeczywistym monitoruje kierunek wiatru, prędkość i pozycję każdego ostrza na torze. Następnie dostosowuje kąty ostrzy, aby uzyskać maksymalną siłę podnoszenia. W ten sposób Super Turbina może zwiększyć współczynnik konwersji energii wiatrowej i umożliwić generowanie dużej mocy.
• pojedyncza Super Turbina może być zaprojektowana tak, aby pasowała do warunków farmy wiatrowej i wymagań klienta. Turbina może mieć moc od 7 do 50 MW.

3.3 Technologie sprawdzone w testach w tunelu aerodynamicznym

projekt jest rozszerzeniem i dalszym zastosowaniem technologii „aktywnej regulacji kąta natarcia w czasie rzeczywistym”. Na okrągłej orbicie, napędzanej przez wiatr, ostrza w różnych miejscach będą wytwarzać siłę napędową o różnej wielkości i kierunku.
zmodyfikowany utwór ma dodatkowe zalety. Na przykład, gdy siła napędowa jest największa, przetnij okrężny tor w tym miejscu i rozciągnij go w linię prostą, która jest prototypem super turbiny. Jak żaglowiec, jest najszybszy w linii prostej.

super Turbina może mieć okrągły, długi, a nawet trójkątny kształt, ale promień skrętu jest taki sam w zależności od warunków lądowych i wiatrowych.

kilka dodatkowych szczegółów dotyczących projektu.

3.4 Cechy Super turbiny

konstrukcja wykorzystuje aktualne Dojrzałe technologie dla wszystkich części. Główne komponenty to:

3.6 niższe koszty sprzętu

• Super Turbina wykorzystuje obecne i dojrzałe technologie, takie jak sterowanie ruchem, hydraulika, tory i moc ruchomą. Więc będzie to łatwe do producenta.
• całkowity koszt Użytkownika Super turbiny o mocy 40 MW wynosi 15 milionów dolarów, czyli 0,38 USD za wat.

podpis