Войти
Ветряная турбина с противовращением 
Ветряная турбина с легким полюсом Нетрадиционные ветряные турбины значительно отличаются из наиболее распространенных используемых типов.
По состоянию на 2012 год наиболее распространенным типом ветровой турбины является трехлопастная ветровая турбина с горизонтальной осью (HAWT), у которой ротор турбины находится на в передней части гондола и против ветра выше по потоку от его опорной турбины башни. Вторым основным типом агрегатов является ветряная турбина с вертикальной осью (VAWT) с выступающими вверх лопастями, поддерживаемыми вращающейся рамой.
В связи с большим ростом ветроэнергетики многие конструкции ветряных турбин существуют, находятся в разработке или были предложены. Разнообразие конструкций отражает постоянный коммерческий, технологический и изобретательский интерес к более эффективному и большему использованию ресурсов ветра.
Некоторые нетрадиционные образцы вошли в коммерческое использование, в то время как другие только продемонстрированы или являются только теоретическими концепциями. Нетрадиционный дизайн охватывает широкий спектр инноваций, включая различные типы ротора, основные функции, поддерживающие конструкции и форм-факторы.
Генератор воздушных змеев при боковом ветре с быстрой передачей движения. Почти все современные ветряные турбины используют роторы с тремя лопастями, но некоторые используют только две лопасти. Этот тип использовался в Kaiser-Wilhelm-Koog, Германия, где с 1983 года работала большая экспериментальная двухлопастная установка - GROWIAN или Große Windkraftanlage (большая ветряная турбина). до 1987. Другие прототипы и типы ветряных турбин были изготовлены NedWind. В Ветряном парке Эммердейк в Зеволде, Нидерланды используются только двухлопастные турбины. Ветряные турбины с двумя лопастями производятся Windflow Technology, Mingyang Wind Power, GC China Turbine Corp и Nordic Windpower,. Каждая из ветряных турбин НАСА (1975–1996) имела 2-лопастные роторы, производящие такую же энергию при меньших затратах, чем конструкции с трехлопастными роторами.
Почти все ветряные турбины размещают ротор перед гондолой, когда дует ветер (конструкция против ветра). Некоторые турбины размещают ротор позади гондолы (конструкция с подветренной стороны). Эта конструкция имеет то преимущество, что турбину можно сделать так, чтобы она могла пассивно выравниваться по ветру, что снижает стоимость. Главный недостаток заключается в том, что нагрузка на лопасти изменяется по мере того, как они проходят позади башни, увеличивая усталостную нагрузку и потенциально вызывая резонансы в других конструкциях турбины.
Исследовательский проект, ротор в воздуховоде состоит из турбины внутри воздуховода, расширяющегося сзади. Их также называют ветряные турбины с диффузором (т.е. DAWT). Его главное преимущество состоит в том, что он может работать в широком диапазоне ветров и генерировать более высокую мощность на единицу площади ротора. Еще одно преимущество состоит в том, что генератор работает с высокой скоростью вращения, поэтому ему не требуется громоздкая коробка передач, что позволяет механической части быть меньше и легче. Недостатком является то, что (не считая редуктора) он сложнее, чем ротор без контура, а вес воздуховода увеличивает вес башни. Éolienne Bollée - это пример DAWT.
Два или более ротора могут быть установлены на одном приводном валу с их совместным совместным вращением, вращающим один и тот же генератор: свежий ветер доставляется к каждому ротору достаточным расстоянием между роторами в сочетании с углом смещения (альфа) от направления ветра. Завихренность следа восстанавливается, когда верхняя часть следа достигает низа следующего ротора. В ходе испытаний, проведенных изобретателем и исследователем Дугласом Сельсамом в 2004 году, мощность была увеличена в несколько раз с использованием коаксиальных множественных роторов. с двумя пропеллерами, разделенными 12 футами. Это самая мощная турбина диаметром 7 футов (2,1 м) на рынке благодаря дополнительному ротору. В 2015 году аэрокосмические инженеры Университета штата Айова Хуэй Ху и Анупам Шарма оптимизировали конструкции многороторных систем, в том числе двухроторную коаксиальную модель с горизонтальной осью. В дополнение к обычному трехлопастному ротору, он имеет вторичный трехлопастной ротор меньшего размера, покрывающий приосевую область, обычно неэффективно убираемую. Предварительные результаты показали прирост на 10-20%, что менее эффективно, чем заявлено в существующих конструкциях с противовращением.
Ветряная турбина с противовращением (двойной ротор) Когда Система выталкивает или ускоряет массу в одном направлении, ускоренная масса вызывает пропорциональную, но противоположную силу на эту систему. Вращающаяся лопасть ветряной турбины с одним ротором вызывает значительный тангенциальный или вращательный воздушный поток. Энергия этого тангенциального воздушного потока тратится впустую в конструкции винта с одним ротором. Чтобы использовать эти потраченные впустую усилия, размещение второго ротора позади первого использует возмущенный воздушный поток и может получить до 40% больше энергии от заданной рабочей области по сравнению с одним ротором. Другие преимущества противовращения включают отсутствие коробки передач и автоматическое центрирование по ветру (не требуются двигатели / механизмы рыскания). Существует патентная заявка от 1992 года, основанная на работе, проделанной с Trimblemill.
Когда турбины, вращающиеся в противоположных направлениях, находятся на одной стороне башни, передние лопасти слегка наклонены вперед, чтобы избежать удара сзади ед. Если лопасти турбины находятся на противоположных сторонах башни, лучше всего, чтобы лопасти сзади были меньше, чем лопасти спереди, и были настроены на срыв при более высокой скорости ветра. Это позволяет генератору работать в более широком диапазоне скоростей ветра, чем однотурбинный генератор для данной башни. Чтобы уменьшить симпатические колебания, две турбины должны вращаться со скоростями с несколькими общими кратными, например, передаточное число 7: 3.
Когда на суше или на море нет второй ветряной турбины более того, 40% выигрыш со вторым ротором следует сравнивать со 100% выигрышем за счет отдельного фундамента и башни с кабелями для второй турбины. По состоянию на 2005 год никаких крупных HAWT встречного вращения не продается.
Помимо лопастей с переменным шагом, закручивающиеся хвосты и вращающиеся лопасти - это другие усовершенствования ветряных турбин. Подобно лопастям с переменным шагом, они также могут значительно повысить эффективность и использоваться в строительстве «своими руками»
Де Ноле - это замаскированная ветряная турбина в Роттердаме. как ветряная мельница.
Пограничный слой или турбина Тесла использует пограничные слои вместо лопастей.
Одна из современных версий - турбина Фуллера. Концепция похожа на стопку дисков на центральном валу, разделенных небольшим воздушным зазором. Поверхностное натяжение воздуха в небольших зазорах создает трение, вращая диски вокруг вала. Лопатки направляют воздух для повышения производительности, поэтому они не являются строго безлопаточными.
Безлопаточный ионный ветрогенератор - это теоретическое устройство, которое вырабатывает электрическую энергию, используя ветер для перемещения электрического заряда от одного электрода к другому.
Пьезоэлектрические ветряные турбины работают за счет изгиба пьезоэлектрических кристаллов при их вращении, достаточного для питания небольших электронных устройств. Их диаметр составляет 10 см.
Ветровые турбины могут использоваться вместе с солнечным коллектором для извлечения энергии из воздуха, нагретого Солнце и поднимается через большую вертикальную башню с восходящим потоком.
Устройство Vortex Bladeless максимизирует вихревое рассеяние, используя завихренность на ветру, чтобы порхать легкий вертикальный столб, который доставляет эту энергию к генератору в нижней части полюса. Эту конструкцию критиковали за ее эффективность 40% по сравнению с 70% для обычных конструкций. Однако отдельные полюса можно разместить ближе друг к другу, чтобы компенсировать потери. В конструкции отсутствуют механические компоненты, что снижает затраты. Система также не угрожает жизни птиц и работает бесшумно.
В конструкции Saphonian используется колеблющаяся тарелка для приведения в действие поршня, который затем подключается к генератору.
Генератор Windbeam состоит из балки, подвешенной на пружинах внутри внешней рамы. Луч быстро колеблется под воздействием воздушного потока из-за множества явлений потока жидкости. Линейный генератор переменного тока преобразует движение луча. Отсутствие подшипников и шестерен устраняет неэффективность трения и шум. Генератор может работать в условиях низкой освещенности, не подходящих для солнечных панелей (например, воздуховоды HVAC ). Низкие затраты благодаря низкой стоимости компонентов и простой конструкции.
Ветровой ремень - это гибкий натянутый ремень, который вибрирует от проходящего потока воздуха из-за аэроупругого флаттера. Магнит, установленный на одном конце ремня, колеблется в спиральных обмотках и из них, вырабатывая электричество. Изобретатель - Шон Фрейн.
Концепция бортового ветрогенератора Ветровые турбины могут управляться при высокоскоростном ветре, используя ветровую энергию на большой высоте, используя преимущества высокогорных ветров.
Система привязных воздушных змеев могла улавливать энергию высокогорного ветра.
Винтовая турбина Горлова (GHT) представляет собой модификацию конструкции турбины Дарье, в которой используется спиральная лезвия / фольга.
В одной конструкции для работы генератора используется множество нейлоновых лезвий. Его постоянные магниты находятся на концах лопастей, а статор представляет собой кольцо вне лопастей.
Гиромилль представляет собой турбину с вертикальной осью, которая вращает одно лезвие в одном направлении, а другое движется в противоположном направлении. Следовательно, одновременно работает только одно лезвие. Его КПД низкий.
Всенаправленная турбина, в которой используется принцип Бернулли для выработки энергии с использованием ветра с любого направления. Конструкция имеет сферическую форму с множеством каналов по поверхности, разность давлений вызывает вращение. Дизайн получил Премию Джеймса Дайсона 2018.
Технология INVELOX от SheerWind была разработана доктором Дарьюшем Аллаи. Изобретение улавливает и доставляет ветер к турбине. В некотором смысле INVELOX - это система впрыска ветра, очень похожая на систему впрыска топлива для автомобилей. Он работает, ускоряя ветер. Большой воздухозаборник улавливает ветер и направляет его в концентратор, который заканчивается секцией Вентури, и, наконец, ветер выходит из диффузора. Турбина (и) помещается внутри секции Вентури INVELOX. Внутри трубки Вентури динамическое давление высокое, а статическое давление низкое. Турбина преобразует динамическое давление или кинетическую энергию в механическое вращение и, таким образом, в электрическую энергию с помощью генератора. Устройство было сконструировано и протестировано, но подверглось критике за недостаточную эффективность. По состоянию на 2017 год устанавливаются прототипы.
Ветровые турбины можно устанавливать на крышах зданий. Примеры включают Мартален Ланди-Сило в Швейцарии, Дом Совета 2 в Мельбурне, Австралия. Ridgeblade в Великобритании - это вертикальный ветряк сбоку, установленный на вершине скатной крыши. Другой пример, установленный во Франции, - Aeolta AeroCube. Discovery Tower - офисное здание в Хьюстоне, Техас, в котором установлено 10 ветряных турбин.
Музей науки в Бостоне, штат Массачусетс начал строительство лаборатории ветряных турбин на крыше в 2009 году. Лаборатория испытывает девять ветряных турбин от пяти разных производителей. Крышные ветряные турбины могут страдать от турбулентности, особенно в городах, что снижает выходную мощность и ускоряет износ турбин. Лаборатория стремится устранить общий недостаток данных о характеристиках городских ветряных турбин.
Из-за конструктивных ограничений зданий, ограниченного пространства в городских районах и соображений безопасности строительные турбины обычно имеют небольшие размеры (с низкой мощностью киловатт ). Исключение составляет Всемирный торговый центр Бахрейна с тремя ветряными турбинами мощностью 225 кВт, установленными между двумя небоскребами.
Дорожный ветряк Предложения призывают к выработке энергии из энергии, создаваемой движением.
Установлено несколько установок центры для посетителей на базах турбин или путем предоставления смотровых площадок. Сами ветряные турбины, как правило, имеют традиционную конструкцию, но при этом выполняют нетрадиционные функции демонстрации технологий, связей с общественностью и образования.
