再生可能エネルギー源の開発は、地球温暖化との戦い、そして地球の天然資源の保護にとって極めて重要です。風力と太陽光の収集技術は増加傾向にあります。これにより、垂直軸風力タービンの種類の需要が高まっています。これらについて詳しく見ていきましょう。
垂直軸型風力タービンの種類
市場で入手可能なVAWTには2つのタイプがあります。 ダリウス風力タービンとサボニウス風力タービン.
住宅用途で主に使用されている風力タービンの種類は 垂直軸風力タービン2 枚または 3 枚のブレードと垂直に動くローター シャフトを備えています。VAWT では、発電機は下部に配置され、ブレードはタワーのシャフトの周囲に覆われています。
これらのタービンは 高速道路の分離帯によく設置されている そして、走行する車両がタービンの湾曲したブレードを回転させ、発電します。タービンは、要件に基づいてさまざまな方法でさまざまな風速を使用します。
1. ダリウス風力タービン （リフトタイプ）
この風力タービンの名前の由来は ジョルジュ・ダリウス、それを発明した人。ダリウス風力タービンは ローターシャフトの上部と下部に連結された長く湾曲したブレード卵泡立て器とも呼ばれるこのタービンの両端はローターシャフトに接続されています。
ダリウス水車は、空気力によって生じる揚力によって回転します。風の流れによって水車の前面に吸引力が生じ、ブレードが反対方向に回転します。
2. サボニウス風力タービン （ドラッグタイプ）
このタービン 風を受ける面がしっかりしており、羽根は螺旋状の配置により垂直軸の周りに巻き付けられている。サボニウス水車は、モーターを作動させるために主に流れ抵抗プロセスに依存しています。
これは、ローターを回転させる能動的な力として作用する動的な風力とは別に必要です。同時に、ブレードの裏側は空気抵抗力に直面します。このため、これらのタービンは風速に比例して回転します。
どちらの風力タービンも特定の形状の翼を持っている タービンの回転速度が上昇し、風速を超えると、タービンの抵抗が軽減されます。これにより、タービンの性能が向上します。
垂直軸風力タービンの動作原理
垂直軸風力タービンのコンポーネントを見てみましょう。
- ギアボックス – 低速シャフトの回転速度を上げて、発電機に接続された高速シャフトに接続します。
- 発生器 – 風力タービン内で機械エネルギーを電気エネルギーに変換します。
- リチャージャブルバッテリー – 発電機によって生成された電気出力を蓄えます。
- LDR回路 – システム内のライトをオン/オフする機能です。光依存抵抗器 (LDR)、バッテリー、LED、トランジスタ、抵抗器で構成されています。
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ワーキング
VAWT はギアボックスに接続されており、ギアボックスは発電機のシャフトに直接接続されています。風がタービンを回転させ、機械エネルギーを生成します。
ギアボックスはタービンの回転を内部で改善し、その回転を機械的な入力として発電機に伝達します。発電機はこのエネルギーを使用して電気エネルギーに変換し、バッテリーに蓄えます。蓄えられたエネルギーは自動照明システムによって使用されます。
回路の機能
トランジスタのエミッタは GND に接続され、コレクタは LED のマイナス端子に接続されます。抵抗器の端子は電圧源に直接接続され、LDR はマイナス端子に接続されます。LDR 回路がバッテリーに直接接続されると、光の存在を感知できるようになります。その後、受け取る光 (日光) の量が弱まると、LED が自動的にオンになります。
垂直軸風力タービンの用途
以下は、垂直軸風力タービンのタイプの理想的な用途のリストです。
- 小規模な風力発電プロジェクトやそれほど大規模ではない風力発電設備では
- 住宅の建設または使用において。
- 天候や風況が不安定な地域では発電に便利です。
垂直軸風力タービンの利点
垂直軸風力タービンの利点は次のとおりです。
1. 全方向ローター
VAWTのローターブレードは あらゆる方向から吹く風を捉えるそのため、これらのタービンは突風や乱気流などの不安定な気象条件でも発電することができ、さらに沿岸部や山岳地帯にも最適です。
2. より近い間隔
各タービンは、風の横方向に5直径、下側に約10直径離して配置されています。この間隔パターンは、気流の乱れを防ぐのに役立ちます。また、タービン同士の衝突による風速の低下の可能性も低減します。間隔が狭いと、垂直軸風力タービンは 土地1平方メートルあたりのエネルギーを効率的に獲得します。
によると、 2017リサーチ スタンフォード大学機械工学博士課程のアンナ・クレイグ氏によると、VAWTは、他の垂直軸風力発電システムと比較して、単位面積当たり10倍の電力を発電できる。 水平軸風力タービン （間隔を広くあける）。
3. 始動風速を下げる
垂直軸タービン 開始風速は2～3m/s、 これにより、風が弱い場合でも発電が可能になります。風速が遅いと全体的な出力は低くなりますが、他のタービンとは異なり、これらのタービンは弱い風でも役に立たないわけではありません。
4. 環境への影響が少ない
垂直軸風力タービンは 従来のタービンよりも小さいローターブレードはシャフトの周りに取り付けられているため、影を落とすことはありません。また、鳥も簡単にブレードを見ることができます。 死傷者の可能性を減らすまた、VAWT は騒音が最も少ないため、騒音公害を引き起こしません。
5. インストールと保守が簡単
これらのタービンはサイズが小さいため、 輸送、設置、メンテナンスが簡単大型トラック1台でタービン全体を1往復で簡単に運搬できます。修理や補修のために極端に高いところまで登る必要がありません。そのため、垂直軸タービンのメンテナンスは簡単です。
6. インストールの制限が少ない
垂直軸風力タービンはサイズによって種類が異なり、 他のタービンと比較して容易に許容される地域によって、最大建設高さに関する規則や規制が異なります。垂直タービンはそれほど高くないため、ほとんどの州で建設が承認されています。
7. 美的アピール
垂直型風力タービンは、より優れた性能と美観をもたらす現代的な幾何学的デザインを特徴としています。 見た目は良い 学校や大学のキャンパス、公園、その他の建物などの近隣のインフラストラクチャ。
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垂直軸風力タービンの欠点
多くの場所で有益であるにもかかわらず、垂直軸風力タービンの欠点はパフォーマンスを制限することです。調べてみましょう。
1. 回転効率が低い
ローターの設計により、 すべてのブレードが同時に風を受けるわけではない風に面したブレードは回転しますが、他のブレードは単にそれに従うだけなので、回転効率は低下します。さらに、サボニウス風力タービンはブレードの表面が広いため、より大きな抗力が発生します。
2. 低風速へのアクセス
VAWTは地上に設置されるため、 高高度で流れるより速い風速を利用できないこれにより、タービンの動作はより低い風速レベルに制限されます。
3. 部品の急速な摩耗
垂直型風力タービンは地上の人口密集地域に設置されるため、 振動や乱気流などの問題ブレードはより大きな力に耐えなければならず、マストとローターの間のベアリングもより高い圧力に耐えなければなりません。これにより、ブレードにひび割れや曲がりが生じることがあります。
4. 全体的な効率性の低下
垂直軸風力タービンは 効率が低い 設計と運用特性により、水平軸風力タービン (HAWT) と比較すると、
5. 手動始動機構
ダリウス風力タービンは、自動回転に十分なトルクを発生しない翼の設計のため、手動で始動する機構を備えています。サボニウス型や水平型タービンのように自動的に始動しません。
したがって、2 種類の垂直軸風力タービンは、道路や高速道路で発電するための持続可能で簡単なソリューションです。ただし、その設計と構築には、利点と欠点の両方があります。それでも、化石燃料ベースのソリューションよりも優れた選択肢であることに変わりはありません。
