Effektivitetsanalyse av vindturbiner med horisontal og vertikal akse

Nylig har mange kunder spurt oss om vindturbiner, og vi har oppdaget et problem i kommunikasjonen. Kunder foretrekker ofte vertikalaksete vindturbiner fremfor horisontalaksete. Spesielt europeiske kunder mener at vertikalaksete turbiner er mer estetisk tiltalende og miljøvennlige, samt bedre i tråd med lokale politikker og miljøforhold. Som salgstekniker med mer enn ti års erfaring i hjemmebasert vindkraftindustri følte jeg behovet for å skrive en sannferdig og faglig artikkel som analyserer effektivitetsforskjellene mellom de to typene vindturbiner.

Kjerneprinsippet for vindturbiner er å omforme vindenergi til mekanisk energi, som deretter omformes til elektrisk energi. Enkelt uttrykt blåser vinden på vingene slik at de roterer, og vingene driver rotoren inne i generatoren til å skjære gjennom magnetfeltets feltlinjer, noe som fører til dannelse av en elektrisk strøm. Selv om kjerneprinsippet er det samme, finnes det en grunnleggende forskjell mellom de to dominerende turbinene – horisontalaksen og vertikalaksen – når det gjelder rotasjonsmåten, og dette er også den underliggende årsaken til deres ytelsesforskjeller.

Ta en 5 kW vindgenerator som eksempel. Ved en vindhastighet på 2 m/s, vil horisontal akse vindturbin vil ikke engang rotere, men den vertikale akse-vindturbinen har allerede begynt å rotere. En slik rotasjon genererer imidlertid ikke aktiv effektutgang; den ser bare ut til å fungere. Ved en vindhastighet på 5,5 m/s er effektoppgenereringen fra den horisontale akse-vindturbinen 2 kW, mens effektoppgenereringseffektiviteten til den vertikale akse-vindturbinen bare er 800 W. Dette viser tydelig at den vertikale akse-vindgeneratoren er mer egnet for mikrovind-start, mens den horisontale akse-vindturbinen har en betydelig høyere effektoppgenereringseffektivitet når den når innkoblingsvindhastigheten på 3 m/s, ca. 2,5 ganger høyere enn den vertikale akse-vindgeneratoren.

Vindturbiner med vertikal akse har fordeler i områder med kaotiske vindretninger. Den kan motta vindenergi fra alle retninger på en 360-graders kontinuerlig måte og omforme den til mekanisk energi. Horisontale akse-vindturbiner krever imidlertid et yaw-system for styring, noe som fører til forsinkelse og tap av noe vindenergi.

Valget av hvilken type vindgeneratorer som skal brukes, avhenger av lokale forhold for vindenergi, for eksempel vindretning og gjennomsnittlig vindhastighet. Hvis du er interessert i fornybar energi, vennligst kontakt oss når som helst for å tilpasse en eksklusiv løsning for ditt vindenergisystem.