Analiza učinkovitosti vetrnih elektrarn z vodoravnimi in navpičnimi osmi

V zadnjem času so nas številni stranki vprašali za vetrne turbine in ugotovili smo težavo pri komunikaciji. Stranke imajo raje vetrne turbine z navpično osjo kot tiste z vodoravno osjo. Še posebej evropski stranki menijo, da so turbine z navpično osjo estetičnejše in bolj prijazne do okolja ter bolj skladne z lokalnimi politikami in okoljem. Kot prodajni inženir, ki že več kot deset let deluje v domači industriji za proizvodnjo električne energije iz vetra, sem občutil potrebo po napisanju resničnega in strokovnega članka, v katerem analiziram razlike v učinkovitosti med tema dvema vrstama vetrnih turbin.

Osnovno načelo vetrenih elektrarn je pretvorba vetra v mehansko energijo, ki se nato pretvori v električno energijo. Preprosto povedano: veter zavrti lopatice, lopatice pa premikajo rotor znotraj generatorja, ki tako prečka magnetne silovne črte in s tem ustvarja električni tok. Čeprav je osnovno načelo enako, se dva glavna tipa vetrenih elektrarn – z vodoravnimi in navpičnimi osmi – bistveno razlikujeta po načinu vrtenja; to je tudi glavni razlog za njihove razlike v delovanju.

Vzemimo za primer vetreni generator z močjo 5 kW. Pri hitrosti vetra 2 m/s, vodoravno osno vetromilje se sploh ne zavrti, medtem ko se že vertikalna osna vetrna turbina vrti. Takšno vrtanje pa ne ustvarja dejavnega izhoda; zdi se le, da deluje. Pri hitrosti vetra 5,5 m/s je proizvodnja električne energije horizontalne osne vetrne turbine 2 kW, medtem ko je učinkovitost proizvodnje električne energije vertikalne osne vetrne turbine le 800 W. To jasno kaže, da je vertikalna osna vetrna generatorja bolj primerna za mikro-vetrno zagon, medtem ko ima horizontalna osna vetrna turbina pri doseženi hitrosti vetra za zagon (3 m/s) znatno višjo učinkovitost proizvodnje električne energije – približno 2,5-krat višjo kot vertikalna osna vetrna generatorja.

Vertikalna os vetrovne turbine imajo prednosti v območjih z nestabilnimi smermi vetra. Vetrno energijo lahko sprejmejo iz vseh smeri v neprekinjenem 360-stopinjskem obsegu in jo pretvorijo v mehansko energijo. Horizontalne osne vetrne turbine pa zahtevajo sistem za usmerjanje (yaw system), kar povzroča zamik in izgubo nekaterih delov vetrne energije.

Izbira vrste vetrenih generatorjev je odvisna od lokalnih razmer v zvezi z energijo vetra, kot so smer vetra in povprečna hitrost vetra. Če vas zanima obnovljiva energija, nam pišite kadarkoli, da vam prilagodimo izključno rešitev za sistem vetrne energije.