Analýza účinnosti větrných turbín s vodorovnou a svislou osou

Nedávno nás mnoho zákazníků dotázalo na větrné turbíny a zjistili jsme problém v komunikaci. Zákazníci mají obecně preferenci vertikálních větrných turbín před horizontálními. Zejména evropští zákazníci považují vertikální turbíny za estetičtější a ekologičtější a za lepší odpovídající místním politikám a prostředí. Jako prodejní inženýr, který více než deset let pracuje v oboru domácích větrných elektráren, jsem cítil potřebu napsat pravdivý a odborný článek, který analyzuje rozdíly v účinnosti mezi těmito dvěma typy větrných turbín.

Základním principem větrných turbín je přeměna energie větru na mechanickou energii, která je následně přeměněna na elektrickou energii. Jednoduše řečeno, vítr roztočí lopatky, které pohánějí rotor uvnitř generátoru tak, že řeže magnetické siločáry a tím vzniká elektrický proud. Ačkoli je základní princip stejný, horizontální a vertikální osa dvou hlavních typů turbín se v režimu rotace zásadně liší – to je také hlavní příčinou rozdílů v jejich výkonu.

Jako příklad vezměme větrný generátor o výkonu 5 kW. Při rychlosti větru 2 m/s větrná turbína s horizontální osou se ani neotočí, zatímco vertikální větrná turbína už rotuje. Taková rotace však neprodukuje aktivní výkon; jen vypadá, že funguje. Při rychlosti větru 5,5 m/s dosahuje horizontální větrná turbína výkonu 2 kW, zatímco účinnost výroby energie vertikální větrné turbíny činí pouze 800 W. To jasně ukazuje, že vertikální větrný generátor je vhodnější pro mikro-větrný start, zatímco horizontální větrná turbína má při dosažení rychlosti větru pro vstup do provozu (3 m/s) výrazně vyšší účinnost výroby energie – přibližně 2,5krát vyšší než u vertikálního větrného generátoru.

Vertikální osy větrné turbíny mají výhody v oblastech s chaotickým směrem větru. Můžou přijímat větrnou energii ze všech směrů po celých 360 stupních nepřetržitě a přeměňovat ji na mechanickou energii. Horizontální větrné turbíny však vyžadují řízení systému otočení (yaw), což vede k prodlevě a ztrátě části větrné energie.

Volba typu větrných generátorů závisí na místních podmínkách větrné energie, například na směru větru a průměrné rychlosti větru. Pokud vás zajímá obnovitelná energie, kontaktujte nás kdykoli, abychom pro vás připravili individuální řešení větrné energetické soustavy.