Энергетическая установка на базе ветрогенератора вертикального типа.

Краткая аннотация:

Под коэффициентом использования энергии ветра понимается отношения механической мощности, развиваемой ветродвигателем, к механической мощности воздушного потока, протекающего через пространство, ометаемое рабочими поверхностями (крыльями или лопастями) этого ветродвигателя. В международной ветроэнергетике принято обозначать коэффициент использования энергии ветра Ср и Ср не может быть более 0,593. Это число получило название лимита Бетца и по определению является величиной безразмерной. При увеличении количества лопастей до трех и их закрутке вокруг оси ротора (геликоидный ротор), Ср увеличивается от 0,3 до 04. Крутящий момент становится постоянным независимо от положения лопастей относительно направления ветра, и достаточно регулярно наблюдается самозапуск на холостом ходу при скоростях ветра 2,0 м/с и выше. Оптимальный режим работы данных ветродвигателей (максимальное значение Ср) достигается при количестве лопастей от 4 до 5 единиц. Увеличение количества лопастей ротора более пяти, как правило приводит к снижению быстроходности и уменьшению Ср. Следует отметить что вращение турбины приведенных конструкции наблюдается при любом направлении ветра, и они не нуждаются в устройствах ориентации и дополнительных трансмиссиях, снижающих уровень надежности. Это одно из основных преимуществ установок данного типа при сравнении с горизонтально-осевыми ВЭУ. Принцип действия ветродвигателя «дифференциального лобового сопротивления» Величина крутящего момента зависит от разницы усилий, воздействующих на тела, расположенные по разные стороны от оси вращения, а эти усилия определяются скоростью ветра, размерами тел (площадью лобового сечения) и коэффициентом лобового сопротивления. Среди ветродвигателей, действующих по принципу дифференциального лобового сопротивления, наиболее известны ротор Савониуса и его модификация – ротор Виндсайт. Машины просто устроены, работают даже при очень низких скоростях ветра, но образуют невысоким Ср. максимальное значение Ср для ротора Савониуса, приведенное в источниках, равно 0,25. Номинальная быстроходность этих турбин, как правило, меньше единицы, и они имеют относительно высокий пусковой момент. Вертикально-осевые ветротурбины, использующие для создания крутящего момента подъемную силу крыла, имеют Ср по величине, очень близкий к показателю быстроходных малолопастных ветроколес с горизонтальной осью вращения. Современный технический интерес к вертикально-осевым ВЭУ объясняется наличием ряда объективных причин: • Практически исчерпаны резервы развития горизонтально-осевых ВЭУ (как концептуально, так и технически – более крупные установки строить при современном уровне развития технологий уже невозможно); • Относительно высокие энергетические характеристики отдельных конструкций ВО ВЭУ при значительно более простой конструкции, не требующей в большинстве случаев наведение на ветер; • Относительно низкий уровень шумов и вибрации.