De ontwikkeling van hernieuwbare energiebronnen is cruciaal in de strijd tegen de opwarming van de aarde en voor het behoud van de natuurlijke hulpbronnen van onze planeet. Wind- en zonne-energietechnologieën zijn in opkomst. Dit leidt tot een groeiende vraag naar typen verticale aswindturbines. Laten we er meer over te weten komen.
Soorten verticale as windturbines
Er zijn 2 soorten VAWT op de markt verkrijgbaar: Darrieus windturbine en de Savonius windturbine.
Een type windturbine dat vooral voor residentiële doeleinden wordt gebruikt, is een verticale as windturbine. Het heeft 2 of 3 bladen en een verticaal bewegende rotoras. In een VAWT wordt de generator onderaan geplaatst en worden de bladen rond de as van de toren bedekt.
Deze turbines zijn vaak geïnstalleerd op snelwegscheidingen en de bewegende voertuigen laten de gebogen bladen van de turbine draaien en genereren stroom. De turbine gebruikt verschillende windsnelheden op verschillende manieren, afhankelijk van de vereisten.
1. Darrieus windturbine (Lift-type)
Deze windturbine dankt zijn naam aan Georges Darrieus, de persoon die het heeft uitgevonden. Darrieus windturbines hebben lange en gebogen bladen verbonden met de boven- en onderkant van de rotorasDeze turbine, ook wel bekend als een eierklopper, is aan beide uiteinden verbonden met de rotoras.
Darrieus turbines draaien door de lift die wordt geleverd door de aerodynamische kracht. Er ontstaat een zuiging aan de voorkant van de turbine door de windstroom, waardoor de bladen in de tegenovergestelde richting draaien.
2. Savonius Windturbine (Sleeptype)
Deze turbine heeft een stevig wind-ontvangend oppervlak en de bladen zijn om de verticale as gewikkeld vanwege hun helix-achtige opstellingSavonius-turbines zijn voornamelijk afhankelijk van het stromingsweerstandproces om de motoren te activeren.
Dit is nodig naast de dynamische windkracht die als actieve kracht fungeert om de rotoren te laten draaien. De achterkant van de bladen staat tegelijkertijd tegenover een aerodynamische weerstandskracht. Hierdoor draaien deze turbines evenredig met de windsnelheid.
Beide windturbines hebben specifieke vormen van vleugels die de hoeveelheid weerstand verminderen die ze ondervinden. Zodra de omwenteling begint, neemt de snelheid van de turbine ook toe om de windsnelheid te overtreffen, voor betere prestaties.
Werkingsprincipe van verticale aswindturbine
Laten we eens kijken naar de onderdelen van een verticale-as windturbine.
- Versnellingsbak – Het verhoogt de rotatiesnelheid van een langzaam draaiende as, zodat deze kan worden aangesloten op een snel draaiende as, die is aangesloten op de generator.
- Generator – Het zet mechanische energie om in elektrische energie in de windturbine.
- Oplaadbare batterij – Het slaat de elektriciteit op die door de generator wordt opgewekt.
- LDR-circuit – Het werkt om het licht in het systeem aan/uit te zetten. Het bestaat uit Light Dependent Resistor (LDR), batterij, LED, transistor en weerstand.
Lees meer over het basisprincipe van windenergieomzetting.
Werkzaam
Een VAWT is verbonden met de versnellingsbak die tandwielen bevat en deze versnellingsbak is direct verbonden met de elektrische generatoras. De wind begint de turbine te laten draaien en genereert mechanische energie.
De versnellingsbak verbetert intern de omwentelingen van de turbine en brengt deze rotaties over naar de generator als mechanische input. De generator gebruikt deze energie en zet deze om in elektrische energie, die vervolgens wordt opgeslagen in de batterijen. Deze opgeslagen energie wordt gebruikt via een geautomatiseerd verlichtingssysteem.
Werking van het circuit
De emitter van de transistor is verbonden met GND en de collector is verbonden met de negatieve aansluiting van de LED. De aansluitingen van de weerstand zijn rechtstreeks verbonden met de spanningsbron en LDR is verbonden met de negatieve aansluiting. Zodra het LDR-circuit rechtstreeks is verbonden met de batterij, kan het de aanwezigheid van licht detecteren. Hierna gaat de LED automatisch aan zodra de hoeveelheid ontvangen licht (zonlicht) minder intens is.
Toepassingen voor verticale aswindturbines
Hieronder vindt u een lijst met ideale toepassingen van een bepaald type windturbine met verticale as.
- Bij kleine windprojecten en minder omvangrijke windenergie-installaties
- In de bouw of voor gebruik in woongebouwen.
- In gebieden met onstabiele weers- of windomstandigheden om stroom op te wekken.
Voordelen van verticale as windturbines
De voordelen van verticale-as windturbines zijn als volgt:
1. Omnidirectionele rotor
De rotorbladen in VAWT zijn in staat om wind opvangen die uit welke richting dan ook komt. Deze turbines kunnen dus stroom opwekken in onstabiele weersomstandigheden zoals rukwinden en turbulente winden. Bovendien zijn ze ook ideaal voor kust- en berggebieden.
2. Dichtere afstand
Elke turbine is 5 diameters uit elkaar geplaatst over de wind en ongeveer 10 diameters uit elkaar, wat de onderkant uitbreidt. Dit afstandspatroon helpt om verstoring van de luchtstroom te voorkomen. Het vermindert ook de kans op vermindering van de windsnelheid door turbines ten opzichte van elkaar. Met een kleinere afstand, verticale as windturbines effectief meer energie per vierkante meter land opvangen.
Volgens een 2017 onderzoek door Anna Craig, doctoraalstudent werktuigbouwkunde aan de Stanford University, VAWT kan 10 keer meer energie per eenheid land genereren in vergelijking met een groep windturbines met horizontale as (ver uit elkaar).
3. Lagere startwindsnelheid
Verticale as turbines de beginwindsnelheid bedraagt 2 tot 3 m/s, waardoor ze zelfs bij zwakke inkomende wind stroom kunnen genereren. Hoewel de totale output lager is bij lage windsnelheid, zijn deze turbines niet nutteloos bij zwakkere windomstandigheden, in tegenstelling tot hun tegenhangers.
4. Minder impact op het milieu
Verticale aswindturbines zijn kleiner dan traditionele turbines. Omdat ze rond de as zijn gebouwd, werpen de rotorbladen geen slagschaduw. Vogels kunnen de bladen ook gemakkelijk zien, wat vermindert de kans op slachtoffersBovendien werken VAWT's met de minste geluidsoverlast en veroorzaken ze dus geen geluidsoverlast.
5. Gemakkelijk te installeren en te onderhouden
Vanwege hun kleine formaat zijn deze turbines eenvoudig te vervoeren, installeren en onderhouden. Een enkele grote vrachtwagen kan gemakkelijk een hele turbine in één ronde vervoeren. Er is geen noodzaak om extreme hoogtes te beklimmen om het te repareren of te repareren. Het is dus gemakkelijk om verticale as turbines te onderhouden.
6. Minder beperkingen bij installatie
Vanwege hun omvang zijn de typen verticale aswindturbines gemakkelijk toelaatbaar in vergelijking met andere turbines. Verschillende regio's hebben verschillende regels en voorschriften voor de maximale bouwhoogte. Omdat verticale turbines niet erg hoog zijn, is hun constructie in de meeste staten goedgekeurd.
7. Esthetisch aantrekkelijk
Verticale windturbines hebben moderne geometrische ontwerpen die ze betere prestaties en esthetische aantrekkingskracht geven. uiterlijk gaat mooi met aangrenzende infrastructuren zoals school-/universiteitscampussen, parken en andere gebouwen.
Lees het interessante stukje informatie op combinatie van windturbine en zonnepaneel en uitkomst.
Nadelen van verticale as windturbines
Ondanks dat ze op veel plekken gunstig zijn, beperken de nadelen van verticale as windturbines hun prestaties. Laten we dat eens uitzoeken.
1. Minder rotatie-efficiëntie
Door hun rotorontwerp, niet alle bladen ontvangen tegelijkertijd de inkomende wind. Bladen die naar de wind gericht zijn, draaien, terwijl andere hen gewoon volgen, wat leidt tot minder rotatie-efficiëntie. Bovendien ervaren Savonius-windturbines meer weerstand vanwege hun brede bladoppervlakken.
2. Toegang tot lagere windsnelheid
VAWT's worden op grondniveau geïnstalleerd, waardoor ze kan geen hogere windsnelheden benutten die op grote hoogte waaienHierdoor is de werking van turbines beperkt tot lagere windsnelheden.
3. Snelle slijtage van componenten
Omdat verticale windturbines op grondniveau in bewoonde gebieden worden geïnstalleerd, worden ze blootgesteld aan meer problemen zoals trillingen en turbulentie. Bladen moeten meer kracht verdragen, lagers tussen mast en rotor krijgen ook hogere druk te verduren. Dit leidt soms tot scheuren of krommingen in de bladen.
4. Minder algehele efficiëntie
Verticale aswindturbines hebben lagere efficiëntie in vergelijking met horizontale-aswindturbines (HAWT) vanwege hun ontwerp en operationele kenmerken.
5. Handmatig startmechanisme
Darrieus windturbines hebben een handmatig startmechanisme vanwege hun vleugelontwerp dat niet genoeg koppel vormt voor autorotatie. Ze starten niet automatisch zoals Savonius en horizontale turbines.
Dus, de 2 typen verticale as windturbines zijn een duurzame en gemakkelijke oplossing voor het opwekken van stroom op wegen en snelwegen. Echter, hun ontwerp en bouw werken zowel in hun voordeel als in hun nadeel. Toch zijn ze nog steeds de betere optie in vergelijking met oplossingen op basis van fossiele brandstoffen.
Aanbevolen: Onshore versus offshore windturbines: alles wat u moet weten
