John Yan, China, sawt.com

majoritatea turbinelor eoliene se încadrează în una din cele două categorii generale: axa orizontală și axa verticală. Fiecare poate fi împărțită în turbine eoliene mici și mari.

turbinele eoliene pot fi clasificate ca scară utilitară și la scară mică și apoi într-o axă orizontală (HAWTs) și versiuni de axă verticală (VAWTs).

Tehnologia turbinelor eoliene tradiționale cu ax orizontal (HAWTs) este în dezvoltare de mai bine de o sută de ani. Această tehnologie include lame și fabricarea lor, cutii de viteze și tehnologia lor de fabricație, dispozitive cu unghi de pas și tehnologia lor și așa mai departe. Tehnologiile sunt foarte mature. Legea lui Betz, care definește cantitatea maximă de energie pe care o HAWT o poate extrage din vânt, se bazează pe un singur disc (rotorul) care se mișcă într-un spațiu bidimensional.

câteva componente ale unei turbine eoliene convenționale.

1. turbine eoliene mici cu ax vertical

turbinele eoliene mici cu ax vertical diferă foarte mult de la axa verticală mijlocie la cea mare ?? turbine eoliene deoarece forța motrice și direcția unei lame sunt diferite atunci când o lamă se rotește. La o anumită poziție, forța lamei este mare și direcția este pozitivă. În unele poziții, forța motrice va fi mai mică și, de asemenea, pozitivă. Dar în alte poziții, forța motrice și direcția sunt negative, mari și mici. De asemenea, pe măsură ce diametrul rotorului este mărit, forțele negative devin mai mari. Deci, dacă diametrul rotorului este mai mare, unghiul lamei (pitch) trebuie să fie reglabil în timp real. Aceasta se numește „regulamentul de control unghi de atac în timp real” tehnologie.

1.1 cele mai multe turbine eoliene verticale actuale au trei probleme majore:

1. performanță de generare a energiei reduse
2. funcționează într-o gamă îngustă de viteze ale vântului și frânează frecvent, reducând astfel puterea lor

stabilitate slabă atunci când rotirea scurtează durata de viață a turbinei.

Galeria prezintă o gamă largă de modele de axe verticale.

1.2 rezolvarea celor trei probleme

ferăstrăul, un design de axă verticală, rezolvă cele trei probleme tehnice în industria turbinelor eoliene cu axă verticală. Un proiectant a produs o mică turbină eoliană verticală care a vândut peste 4.000 de unități în aproximativ 60 de țări din 2007 și a folosit brevete pentru a crea bariere tehnice.

1.3 cum se proiectează o mică turbină eoliană cu ax vertical

1.3.1 deși diferit de un HAWT, tehnologia de bază a unui VAWT rămâne o structură de moară eoliană cu lame. După alegerea unei foi de aer, este necesar să se calculeze o orientare concavă, unghi, lățime și cantitate, deoarece fiecare dintre acești factori determină performanța VAWT.
deci, un prim pas este de a alege un airfoil de viteză redusă. Un al doilea pas pune orientarea concavă spre exterior, un al treilea pas alege un unghi mic al lamei (8 funcționează bine) și o lățime adecvată a lamei. Cea mai bună cantitate de lamă este de cinci. Și apoi metoda de conectare a lamei este importantă. Cel mai bine este să folosiți structura soclului pentru o instalare ușoară și pentru a reduce forțele de tracțiune. Acești factori determină performanța generării de energie a VAWT.1.3.2 o turbină HAWT trebuie să se redirecționeze în vânt-dar VAWT nu trebuie. Așadar, vawts muse folosește „reglarea unghiului de atac pozitiv”. Această caracteristică utilizează forța centrifugă pentru a controla unghiul lamei atunci când viteza de rotație depășește viteza nominală.

1.3.3 o moară eoliană bună pe axă verticală trebuie să rămână stabilă atunci când o rotește. Dacă nu, turbina își va „scutura capul” atunci când rotorul se rotește. Acest lucru va reduce durata de viață a turbinei și va cauza alte probleme, cum ar fi zgomotul și uzura mecanică. Deci, cea mai bună soluție este să folosiți o structură coaxială pentru moara eoliană și generator. Dispunerea coaxială a morii eoliene și a generatorului asigură o etanșare fiabilă, siguranță și stabilitate, fără zgomot mecanic, un rulment rezonabil pentru moara de vânt și o durată lungă de viață utilă.
1.3.4 pot apărea daune turbinelor eoliene atunci când viteza vântului depășește 25 m / s.deci, turbina eoliană cu ax vertical are nevoie de un sistem automat de frânare. Pe măsură ce o turbină eoliană începe să frâneze, trebuie să depășească inerția de rotație și forța motrice din vânt. Deci, un design bun calculează cuplul rotorului la viteza vântului de supraviețuire și alege o frână de disc adecvată pentru acea cantitate de energie.

2. Mediu & tehnologii VAWT mari

deși mulți alți producători de turbine dezvoltă VAWT mediu și mare, au adoptat abordarea de proiectare de la VAWT mici prin simpla mărire proporțională a unei turbine mici pentru a deveni un”VAWT mediu sau mare”. Ei nu înțeleg cu adevărat caracteristicile unui VAWT.este bine cunoscut faptul că un VAWT este liniștit, sigur și nu are nevoie de un turn înalt. Cu toate acestea, aproape niciun VAWT mare comercializat nu a fost lansat în ciuda eforturilor nenumărați ingineri. Motivele sunt evidente: problemele de eficiență aerodinamică, auto-pornire, stabilitate structurală și frânare sigură rămân nesoluționate. Problemele trebuie rezolvate pentru orice tip de turbină eoliană.

aceste trei probleme sunt rezolvate cu „reglarea activă a unghiului de atac în timp real” și tehnologiile „arborelui structurii scheletului”.

2.1 „Active în timp real pitch attack angle regulation” tehnologie

nucleul acestei tehnologii este de a regla unghiurile lamei pe o turbină de filare. Dispozitivul a fost testat pe un VAWT de 1 m înălțime x 1,36 m lățime într-un tunel eolian la o viteză a vântului de 2 m/s. cuplul măsurat a fost de 0,9 până la 1 Nm la 44 rpm. Rata de conversie a energiei eoliene în energie mecanică atinge 68%, depășind limita de 59,3% prin Legea Betz. Aceasta nu înseamnă că Legea Betz este greșită. În această teorie, un HAWT folosește un singur disc care se rotește într-un spațiu bidimensional, în timp ce VAWT este o rotație multiplă a discului într-un spațiu tridimensional. Acest lucru face ca VAWT echivalent cu două HAWTs.

testele tunelului eolian au arătat un cuplu util la vânturi de 2 m / s.

2.2 Structura schelete pentru arborele principal al unui VAWT mare

momentul de îndoire pe Moara eoliană poate fi extrem de mare atunci când diametrul rotorului este suficient de mare. Asta înseamnă că arborele principal trebuie să aibă un diametru mare și puternic, ceea ce face comercializarea mai dificilă. Soluția noastră folosește o fermă goală ca arbore principal în interior, deoarece structura de fermă este puternică și relativ ușoară, îndeplinind cerințele pentru arborele principal pe VAWTs medii și mari, precum și cererea de comercializare.

potențialul vântului: principiul lui Bernoulli aplicat bărcilor cu vele

Vestas Sailrocket 2 a stabilit un record mondial pentru bărcile cu vele în Golful Walvis din Namibia în 2012. Ambarcațiunea a atins 64,78 noduri (119.95 km/h) într-un vânt de doar 25 de noduri (46,3 km / h). Viteza sa medie de navigație a atins 59,23 noduri (109,65 km/h) într-un canal drept de 500 m. Această barcă cu pânze a fost propulsată de forța de ridicare rezultată din principiul lui Bernoulli.

3.1 probleme cu modele tradiționale

unii vor argumenta că punctele de durere ale industriei tradiționale turbine eoliene includ:

• de multe ori un cost de generare de energie mare decât energia tradițională
• de fabricație este complex
• piese mari sunt dificil de transportat
• o fundație care necesită un volum mare
  de beton și armături metalice.
• instalarea necesită macarale complexe și costisitoare
• poluarea fonică
• deteriorarea ecosistemului
• poluarea chimică este posibilă
• înaltă tensiune generează radiații electromagnetice și interferențe

O soluție: Super turbina și modul în care funcționează

peste zece ani de R&D în industria VAWT a dus la Super turbina, un tip de turbină eoliană mare. Turbina Super, dezvoltată până în 2014, are costuri reduse de generare a energiei și instalare și întreținere ușoară. În centrul său se află o extensie a tehnologiei” reglarea activă a unghiului de atac în timp real”, care a fost verificată prin experimente. Credem că ar putea duce o revoluție în industria actuală mare, turbine eoliene.

imaginea de sus prezintă un aspect general pentru o super turbină. Imaginile inferioare oferă detalii.

• pentru a produce energie, sute de lame sunt deplasate de-a lungul unei piste prin forțe de ridicare și transmise printr-un lanț pentru a conduce sute de generatoare fixate pe pista circulară.
• tehnologia activă de reglare a unghiului de pas în timp real monitorizează direcția vântului, viteza și poziția fiecărei lame pe pistă. Apoi reglează unghiurile lamelor pentru a obține forța maximă de ridicare. În acest fel, Super turbina poate spori rata de conversie a energiei eoliene și permite generarea de putere mare.
• o singură Super turbină poate fi proiectată pentru a se potrivi condițiilor și cerințelor unui Parc Eolian. O turbină poate fi dimensionată de la 7 la 50 MW.

3.3 tehnologiile verificate prin testele tunelului eolian

proiectarea este o extensie și o aplicare ulterioară a tehnologiei „reglarea activă a unghiului de atac în timp real”. Într-o orbită circulară, condusă de vânt, lamele din diferite locații vor produce forța motrice cu magnitudine și direcție diferite.
O piesă modificată are avantaje suplimentare. De exemplu, în cazul în care forța motrice este cea mai mare, tăiați pista circulară în această locație și extindeți-o într-o linie dreaptă, care este un prototip al super turbinei. Ca o barcă cu vele, este cea mai rapidă în linie dreaptă.

o super turbină ar putea fi proiectată rotundă, lungă sau chiar triunghiulară, dar raza de cotitură este aceeași în funcție de condițiile de teren și de vânt.

câteva detalii suplimentare pentru proiectare.

3.4 caracteristici ale Super Turbine

designul utilizează tehnologii mature actuale pentru toate piesele. Componentele majore includ:

3.6 costuri mai mici ale echipamentelor

• Super turbina utilizează tehnologii actuale și mature, cum ar fi cea pentru controlul mișcării, hidraulică, șenile și puterea în mișcare. Deci, va fi ușor de producător.
• un cost total de 40 MW Super turbină utilizator este de 15 milioane$, sau 0,38 $pe watt.

legendă