Vízszintes és függőleges tengelyű szélkerekek hatékonyságvizsgálata

Nemrég sok ügyfelünk érdeklődött a szélkerekek iránt, és kommunikációs problémát észleltünk. Az ügyfelek általában a vízszintes tengelyű szélkerekek helyett a függőleges tengelyűeket részesítik előnyben. Különösen európai ügyfeleink úgy vélik, hogy a függőleges tengelyű kerekek esztétikusabbak és környezetbarátabbak, valamint jobban illeszkednek a helyi szabályozásokhoz és környezeti feltételekhez. Mint több mint egy évtizede a házi szélerő-termelés iparágában dolgozó értékesítési mérnök, úgy éreztem, szükséges egy őszinte és szakmai cikket írnom a két típusú szélkerék hatékonyságának összehasonlító elemzéséről.

A szélturbinák alapelve, hogy a szélenergiát mechanikai energiává alakítják át, amelyet aztán elektromos energiává alakítanak. Egyszerűen fogalmazva: a szél forgásra kényszeríti a lapátokat, amelyek ezután a generátor belsejében lévő forgórészt hajtják meg, így mágneses erővonalakat metszenek, és ezzel elektromos áramot termelnek. Bár az alapelve ugyanaz, a két fő típusú szélturbina – a vízszintes és a függőleges tengelyű – forgási módjában alapvető különbség van, ami egyben a teljesítménybeli különbségek gyökere is.

Vegyünk például egy 5 kW-os szélgenerátort. 2 m/s-os szélsebességnél a vízszintes tengelyű szélenergiaturbina egyáltalán nem forog, de a függőleges tengelyű szélturbina már elkezdett forogni. Az ilyen forgás azonban nem termel aktív kimenetet; csupán úgy tűnik, mintha működne. 5,5 m/s-os szélsebesség mellett a vízszintes tengelyű szélturbina teljesítménye 2 kW, míg a függőleges tengelyű szélturbina hatásfoka csupán 800 W. Ez egyértelműen mutatja, hogy a függőleges tengelyű szélgenerátor inkább mikroszél-indításra alkalmas, míg a vízszintes tengelyű szélturbina lényegesen magasabb teljesítménytérítési hatásfokkal rendelkezik, amikor eléri a 3 m/s-os indulási szélsebességet, kb. 2,5-ször nagyobb, mint a függőleges tengelyű szélgenerátoré.

Függőleges tengelyű szélenergiáturbínók előnyökkel bírnak olyan területeken, ahol a szélirány kaotikus. Képesek 360 fokos, folyamatosan működő módon minden irányból szélenergiát felvenni és mechanikai energiává alakítani. A vízszintes tengelyű szélturbinák azonban egy irányító (yaw) rendszerre van szükségük, ami késleltetést és részben szélenergia-veszteséget eredményez.

A szélgenerátorok típusának kiválasztása a helyi szélenergia-feltételektől függ, például a széliránytól és az átlagos szélsebességtől. Ha érdekli a megújuló energia, bármikor lépjen velünk kapcsolatba egyedi szélenergia-rendszer-megoldásának testreszabásához.