сравнительные характеристики ветроустановок

Все существующие ветроустановки преобразуют энергию ветра в механическую энергию с помощью ветроприемного устройства (ветроколеса). Главным элементом устройства являются лопасти, которые придают ветроколесу вращающий момент при воздействии на них воздушного потока. Поэтому эффективность любой ветроустановки будет сильно зависеть от колличества лопастей, а так же от их формы. Эффективность некоторых классических ветроустановок показана на графике:

Два основных параметра сравнения эффективности ветроприемных устройств;
КИЭВ - коэффицент использования энергии ветра, по рассчетам ученых максимально возможный КИЭВ может быть 59%, (красная линия) как видно из рисунка, на практике добиться такого значения пока не удалось.
TSR - (Tip Speed Ratio) - это отношение окружной скорости лопастей к фактической скорости ветра, соответственно чем выше значение TSR, тем эффективнее работает ветротурбина.

Рассмотрим каждую ветроустановку подробнее;
Savonius - (ротор Савониуса), эти турбины являются самыми тихоходными, и ка следствие имеют низкий КИЭВ. При этом у "Савониуса" есть и свои плюсы, низкий уровень шума, небольшая занимаемая площадь, отличная работа на малых ветрах (3-5 м/сек) и поскольку этот ротор с вертикальной осью вращения то он не нуждается в устройствах ориентирования по ветру, что сильно упрощает конструкцию.

American multiblade - (американская многолопастная турбина) - классический вариант этой турбины смотрите на фото. Этот ротор более эффективный чем "Савониус", так же хорошо работает на малых ветрах, но требует наличия флюгера для ориентирования на ветер и защиты от очень сильных ветров. Эта ветротурбина так же является тихоходной, по причине большого колличества лопастей, поэтому КИЭВ этой ветроустановки около 30 процентов.

Dutch four arm - Голандская ветряная мельница (назовем ее так), пожалуй самая древняя ветроустановка на земле, однако используется и в наше время. Как видно на графике, мельницы более скоростные чем две предедущие турбины, но КИЭВ достаточно низкий, из за того что лопасти имеют слишком большой вес и не имеют азродинамического профиля.

Darrieus - ротор Дарье, был создан французким инжинером еще в 1931 году, и с тех пор не дает покоя научным умам, доработки и усовершенствования этой конструкции активно ведутся и в наши дни. Кроме того что этот ротор может работать на достаточно высоких оборотах, он еще и совмещает в себе почти все преимущества вертикальноосевых ветроустановок. Есть у него и свои недостатки, и главный из них, это проблемы с автозапуском, для того чтобы ротор начал вращение его нужно предварительно "разогнать". Хотя есть уже современные разработки способные самостоятельно стартовать при наличии ветра.

High speed propeller - (высокоскоростной пропеллер), это самые высоко технологические ветроустановки. Аэродинамический профиль лопастей снижает сопротивление воздуха, благодаря чему удалось добиться высокой эективности (КИЭВ около 48%). Умная электроника таких установок направляет пропеллер навстречу ветру, а так же регулирует угол атаки лопастей (для защиты от ураганных ветров). В настоящее время в большой энергетике используют только такие ветротурбины. К сожалению для нормальной работы высокоскоростной турбины необходим ветер от 7 до 12 м/сек, поэтому работать она может далеко не в каждой местности, плюс к этому высокий уровень шума, не позволит установить такую штуку во дворе собственного дома.

Согласно таблице Российских ветров, в большинстве регионов нашей страны возможно применять только тихоходные ветроустановки, из за низкой скорости ветра, они же наиболее пригодны для самостоятельного изготовления.

перейти назад в статьи