Effektivitetsanalys av vindturbiner med horisontell och vertikal axel

Nyligen har många kunder frågat oss om vindturbiner, och vi har upptäckt ett kommunikationsproblem. Kunderna tenderar att föredra vertikalaxlade vindturbiner framför horisontalaxlade. Särskilt för europeiska kunder tycker de att vertikalaxlade turbiner är mer estetiskt tilltalande och miljövänliga samt bättre anpassade till lokala policyer och miljökrav. Som säljingenjör med mer än tio års erfarenhet inom hemmabaserad vindkraft kände jag behovet av att skriva en sann och professionell artikel som analyserar effektivitets skillnaderna mellan dessa två typer av vindturbiner.

Kärnprincipen för vindturbiner är att omvandla vindenergi till mekanisk energi, som sedan omvandlas till elektrisk energi. I enkla termer blåser vinden på turbinens vingar så att de roterar, och vingarna driver rotorn inuti generatorn att skära genom magnetfältslinjerna, vilket därmed genererar en elektrisk ström. Även om kärnprincipen är densamma skiljer sig de två dominerande typerna av vindturbiner – horisontell- och vertikalaxlade turbiner – åt i sin rotationsmetod, vilket också är den grundläggande orsaken till deras prestandaskillnader.

Ta en 5 kW vindgenerator som exempel. Vid en vindhastighet på 2 m/s, den horisontell axel vindturbin roterar inte ens, men den vertikala axelns vindturbin har redan börjat rotera. En sådan rotation genererar dock inte någon aktiv effekt; den verkar bara fungera. Vid en vindhastighet på 5,5 m/s är effekten från den horisontella axelns vindturbin 2 kW, medan effekten från den vertikala axelns vindturbin endast är 800 W. Detta visar tydligt att den vertikala axelns vindgenerator är mer lämplig för mikrovindstart, medan den horisontella axelns vindturbin har en betydligt högre effektivitet vid uppnådd startvindhastighet på 3 m/s, cirka 2,5 gånger högre än den vertikala axelns vindgenerator.

Vertikala axel vindturbiner har fördelar i områden med kaotiska vindriktningar. Den kan ta emot vindenergi från alla riktningar på ett kontinuerligt sätt över 360 grader och omvandla den till mekanisk energi. Horisontella axelns vindturbiner kräver dock ett styrsystem för vridning (yaw-system), vilket leder till fördröjning och förlust av viss vindenergi.

Valet av vilken typ av vindgeneratorer som ska användas beror på de lokala vindenergivillkoren, till exempel vindriktning och genomsnittlig vindhastighet. Om du är intresserad av förnybar energi kan du kontakta oss när som helst för att anpassa en exklusiv lösning för ditt vindenergisystem.