John Yan, Kina, sawt.com

de flesta vindkraftverk faller i en av två allmänna kategorier: horisontell axel och vertikal axel. Var och en kan vidare delas in i små och stora vindkraftverk.

vindkraftverk kan klassificeras som verktygsskala och liten skala och sedan in i en horisontell axel (HAWTs) och vertikala axelversioner (VAWTs).

tekniken för traditionella vindkraftverk med horisontell axel (HAWTs) har utvecklats i mer än hundra år. Denna teknik inkluderar blad och deras tillverkning, växellådor och deras tillverkningsteknik, pitch angle-enheter och deras teknik, och så vidare. Tekniken är mycket mogen. Betz lag, som definierar den maximala mängd energi som en HAWT kan extrahera från vinden, är baserad på en enda skiva (rotorn) som rör sig i ett tvådimensionellt utrymme.

några komponenter i en konventionell vindkraftverk.

1. små vertikala axel vindkraftverk

små vertikala axel vindkraftverk skiljer sig mycket från mitten till stor vertikal axel ?? vindkraftverk eftersom ett blads drivkraft och riktning är olika när ett blad roterar. Vid någon position är bladkraften stor och riktningen är positiv. I vissa positioner blir drivkraften mindre och också positiv. Men i andra positioner är drivkraften och riktningen negativ, och stor och liten. Eftersom rotordiametern görs större blir de negativa krafterna större. Så om Rotorns diameter görs större måste bladets vinkel (tonhöjd) justeras i realtid. Detta kallas ”real time attack angle control regulation” – teknik.

1.1 de flesta nuvarande vertikala axelvindturbiner har tre stora problem:

1. lågeffektproduktionsprestanda
2. de arbetar i ett smalt intervall av vindhastigheter och bromsar ofta, vilket minskar deras uteffekt

dålig stabilitet vid rotation förkortar turbinens livslängd.

galleriet visar det breda utbudet av vertikala axeldesigner.

1.2 lösa de tre problemen

SAWT, en vertikal axelkonstruktion, löser de tre tekniska problemen i vindturbinindustrin med vertikal axel. En designer har producerat en liten vertikal vindkraftverk som sålde över 4 000 enheter i cirka 60 länder sedan 2007 och använde patent för att skapa tekniska hinder.

1.3 hur man utformar en bra liten vertikal axel vindkraftverk

1.3.1 även om det skiljer sig från en HAWT, förblir kärntekniken i en VAWT en vindbruksstruktur med blad. Efter att ha valt en flygplan är det nödvändigt att beräkna en konkav orientering, vinkel, bredd och kvantitet eftersom var och en av dessa faktorer bestämmer vawt: s prestanda.
så ett första steg är att välja en låghastighetsflygplan. Ett andra steg sätter den konkava orienteringen på utsidan, ett tredje steg väljer en liten bladvinkel (8 ml fungerar bra) och en lämplig bladbredd. Den bästa bladmängden är fem. Och då är bladanslutningsmetoden viktig. Det är bäst att använda socket struktur för enkel installation och minskade dragkrafter. Dessa faktorer bestämmer VAWTS kraftproduktionsprestanda.
1.3.2 en HAWT turbin måste gäspa-omdirigera sig in i vinden – men VAWT behöver inte. Så VAWTs muse använder ”positive pitch attack angle regulation”. Denna funktion använder centrifugalkraft för att styra bladvinkeln när rotationshastigheten överstiger den nominella hastigheten.

1.3.3 ett bra vindkraftverk med vertikal axel måste förbli stabilt när det snurrar det. Om inte, kommer turbinen att” skaka huvudet ” när rotorn vrider. Det kommer att minska turbinens livslängd och orsaka andra problem som buller och mekaniskt slitage. Så den bästa lösningen är att använda en koaxial struktur för vindverket och generatorn. Det koaxiala arrangemanget av vindkraftverk och generator säkerställer en tillförlitlig tätning, säkerhet och stabilitet, fri från mekaniskt brus, ett rimligt lager för väderkvarn och en lång livslängd.
1.3.4 skador kan uppstå på vindkraftverk när vindhastigheten överstiger 25 m/s. så vertikal axel vindkraftverk behöver ett automatiskt bromssystem. När en vindkraftverk börjar bromsa måste den övervinna rotationsinergheten och drivkraften från vinden. Så en bra design beräknar vridmomentet i rotorn vid överlevnadsvindhastighet och väljer en lämplig skivbroms för den mängden energi.

2. Medium & large VAWT technologies

även om många andra turbintillverkare utvecklar medelstora och stora VAWT, har de antagit designmetoden från små Vawt genom att helt enkelt proportionellt förstora en liten turbin för att bli en”medium eller stor VAWT”. De förstår inte riktigt egenskaperna hos en VAWT.

det är välkänt att en VAWT är tyst, säker och inte behöver ett högt torn. Men knappast någon kommersialiserad stor VAWT har lanserats trots otaliga ingenjörers ansträngningar. Skälen är uppenbara: problemen med aerodynamisk effektivitet, självstart, strukturell stabilitet och säker bromsning förblir olösta. Problemen måste lösas för alla typer av vindkraftverk.

dessa tre problem löses med ”active real-time pitch attack angle regulation” och ”Truss Structure Shaft” – teknik.

2.1 ”Active real-time pitch attack angle regulation” – teknik

kärnan i denna teknik är att justera bladvinklarna på en snurrande turbin. Enheten testades på en 1 m lång x 1,36 m bred VAWT i en vindtunnel med en Vindhastighet på 2 m/s. det uppmätta vridmomentet var 0,9 till 1 Nm vid 44 rpm. Omvandlingsfrekvensen för vindenergi till mekanisk energi når 68%, vilket överstiger gränsen på 59,3% enligt Betz-lagen. Detta är inte att säga att Betz-lagen är fel. I denna teori använder en HAWT en enda skiva som roterar i ett tvådimensionellt utrymme medan VAWT är en multipel skivrotation i ett tredimensionellt utrymme. Detta gör VAWT likvärdigt med två hökar.

vindtunneltester visade användbart vridmoment vid 2 m/s vindar.

2.2 Fackverksstruktur för huvudaxeln hos en stor VAWT

böjmomentet på vindverket kan vara extremt stort när rotordiametern är tillräckligt stor. Det betyder att huvudaxeln måste ha en stor och stark diameter, vilket gör kommersialiseringen svårare. Vår lösning använder ett ihåligt fackverk som huvudaxel inuti eftersom fackverksstrukturen är stark och relativt lätt och uppfyller kraven för huvudaxeln på medelstora och stora VAWTs samt efterfrågan på kommersialisering.

vindens potential: Bernoullis princip tillämpas på segelbåtar

Vestas Sailrocket 2 satte världsrekord för segelbåtar i Walvis Bay of Namibia 2012. Båten nådde 64,78 knop (119.95 km / h) i en vind på bara 25 knop (46,3 km/h). Den genomsnittliga seglingshastigheten nådde 59,23 knop (109,65 km/h) i en 500m rak kanal. Denna segelbåt drevs av lyftkraften till följd av Bernoullis princip.

3.1 problem med traditionella mönster

vissa kommer att hävda att smärtpunkterna i traditionell vindturbinindustri inkluderar:

• ofta en hög produktionskostnad än traditionell energi
• tillverkning är komplex
• stora delar är svåra att transportera
• en grund som kräver en stor volym
  av betong och armeringsjärn.
• Installation kräver komplexa och kostsamma kranar
• buller
• skador på ekosystemet
• kemisk förorening är möjlig
• högspänning genererar elektromagnetisk strålning och störningar

en lösning: Superturbinen och hur den fungerar

över tio års r& D i VAWT-industrin har lett till Superturbinen, en typ av stor vindkraftverk. Superturbinen, utvecklad av 2014, har låga kraftproduktionskostnader och enkel installation och underhåll. Kärnan är en förlängning av” active real-time pitch attack angle regulation ” – tekniken som har verifierats genom experiment. Vi tror att det kan leda till en revolution i den nuvarande stora vindturbinindustrin.

den översta bilden visar en allmän layout för en Superturbin. De lägre bilderna ger detaljer.

• för att producera kraft flyttas hundratals blad längs ett spår av lyftkrafter och överförs genom en kedja för att driva hundratals generatorer fixerade på det cirkulära spåret.
• Active real-time pitch angle regulation technology övervakar vindriktningen, hastigheten och positionen för varje blad på banan. Sedan justerar den bladens vinklar för att få maximal lyftkraft. På detta sätt kan Superturbinen förbättra vindenergiomvandlingsfrekvensen och möjliggöra generering av hög effekt.
• en enda Superturbin kan utformas för att passa en vindkraftparks villkor och kundkrav. En turbin kan dimensioneras från 7 till 50 MW.

3.3 tekniken verifierad av vindtunneltester

designen är en förlängning och vidare tillämpning av ”aktiv realtids angreppsvinkelreglering”-teknik. I en cirkulär bana, driven av vinden, kommer bladen på olika platser att producera drivkraften med olika storlek och riktning.
ett modifierat spår har ytterligare fördelar. Till exempel, där drivkraften är störst, skär det cirkulära spåret på denna plats och förläng det till en rak linje, som är en prototyp av super turbine. Som en segelbåt är den snabbast i en rak linje.

en superturbin kan utformas rund, lång eller till och med triangulär form, men vridradien är densamma beroende på land-och vindförhållanden.

några ytterligare detaljer för designen.

3.4 funktioner i Super Turbine

designen använder nuvarande mogen teknik för alla delar. Huvudkomponenter inkluderar:

3.6 lägre utrustningskostnader

• Super Turbine använder nuvarande och mogna tekniker, såsom för rörelsestyrning, hydraulik, spår och rörlig kraft. Så det blir lätt att tillverkaren.
• en Superturbinanvändares totala kostnad på 40 MW är $15 miljoner, eller $0.38 per watt.

bildtext