ŚWIĘTOKRZYSKI PORTAL EWE

REGIONALNA BAZA WIEDZY

Home » Wiatr » Siłownie wiatrowe i ich konstrukcyjne rozwiązania

 

 

 Budowa siłowni wiatrowej, uproszczony schemat budowy siłowni wiatrowej

Obecnie światowy rynek siłowni wiatrowych charakteryzuje się ogromną różnorodnością oferowanych rozwiązań. Dostępne są instalacje o mocy zainstalowanej od kilkuset watów do kilku megawatów. Głównym podziałem elektrowni wiatrowych jest podział ze względu na jej moc. W takim podziale wyróżnia się trzy rodzaje elektrowni wiatrowych:

  • Mikroelektrownie wiatrowe – posiadają moc niższą niż 100 W. Stosowane są zazwyczaj w miejscach, gdzie nie ma sieci elektroenergetycznej, do ładowania baterii akumulatorów, które stanowią zasilanie obwodów wydzielonych. Wykorzystuje się je najczęściej do zasilania przez akumulatory części przy oświetleniu poszczególnych pomieszczeń lub urządzeń w domu.
  • Małe elektrownie wiatrowe - posiadają moc od 100 W do 50 kW. Elektrownie tego typu potrafią zapewnić energię elektryczną w pojedynczych gospodarstwach domowych lub nawet małych firmach. Najpopularniejsze w warunkach przydomowych są elektrownie 3-5 kW. Wspomaganie mocy takich elektrowni wiatrowych energią zmagazynowaną w akumulatorach, wystarcza wtedy do zasilania oświetlenia, sprzętu i urządzeń domowych, czy układów pompowych.
  • Duże elektrownie wiatrowe - (w praktyce powyżej 100 kW), oprócz tego, że mogą zasilać dom, stosowane są przede wszystkim do wytwarzania prądu, który sprzedaje się do sieci elektroenergetycznej. Taka elektrownia musi spełniać szczegółowe wymagania lokalnego operatora sieci. Potrzebna jest też oczywiście jego zgoda na takie przyłączenie.

 

Rozwiązania konstrukcyjne turbin

Parametry konstrukcyjne turbin decydują o właściwościach całej siłowni, jaką posiada ona moc i prędkość obrotową. Od konstrukcji koła wiatrowego zależą gabaryty urządzenia. W oparciu o rozwiązanie tego problemu dobierane są kolejne elementy całego urządzenia, jak np. generator, przekładnia lub jej brak oraz wysokość masztu lub konstrukcji nośnej.

Ze względu na rozwiązania konstrukcyjne turbin wiatrowych występuje następujący podział:

  • silniki wiatrowe o poziomej osi obrotu – HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine),
    • up-wind (nawietrzne),
    • down-wind (zawietrzne).
  • silniki wiatrowe o pionowej osi obrotu – VAWT (Vertical Axis Wind Turbine).

 W zależności od ustawienia wirnika względem wiatru w stosunku do położenia masztu, turbiny HAWT dzielimy na turbiny typu up-wind (nawietrzne) lub down-wind (zawietrzne). W częściej stosowanych rozwiązaniach typu up-wind wirnik znajduje się przed masztem w stosunku do wiejącego wiatru. W wirnikach down-wind, wirnik umiejscowiony jest za masztem, co powoduje chwilowe zacienienie wirnika przez konstrukcję masztu i wzrost strat.Turbiny o poziomej osi obrotu różnią się między sobą ilością łopat wirnika – najczęściej spotyka się układy trójłopatowe, choć bywają stosowane również wirniki dwu, a nawet jednołopatowe. Zwiększenie ilości łopat wpływa na wzrost momentu startowego wirnika. Przykładem wirników o dużej liczbie łopat są tak zwane wiatraki typu amerykańskiego, służące do napędzania pomp wodnych.Innym rozwiązaniem turbiny o osi poziomej jest wyposażenie jej w dyfuzor. Wirnik taki wykorzystuje prawo Bernouliego, dotyczące zachowania się ośrodka w rurze o zmniejszającej się średnicy. Przepływające przez nią powietrze zmienia prędkość, przez co wirnik znajdujący się w przewężeniu tunelu wiruje w powietrzu przepływającym szybciej niż wiatr poza tym tunelem.Turbiny o pionowej osi obrotu stanowią kilka procent wszystkich instalacji. Jednym z bardziej znanych rozwiązań tego typu jest turbina Darrieus’a. W tym przypadku wirnik ma praktycznie zerowy moment startowy, w związku z czym konieczne jest jego wstępne napędzanie. Inną odmianą wirnika Darrieusa jest wirnik typu H-Darrieus w kształcie litery H. Turbina Savoniusa jest najprostszym technologicznie rozwiązaniem VAWT. Zaletą tych turbin jest zdolność przetrwania nawet silnych wiatrów oraz możliwości wykorzystania wiatru o prędkości 1,5 m/s. Ponadto, turbiny Savoniusa, w odróżnieniu od turbin tradycyjnych, nie generują prawie żadnych dźwięków.

1W tym serwisie wykorzystywane są pliki cookies. Stosujemy je w celach zapamiętywania ustawień i zbierania anonimowych danych dla celów statystycznych. Użytkownik ma możliwość samodzielnej zmiany ustawień dotyczących cookies w swojej przeglądarce internetowej.