Malé větrné turbíny s vertikální osou mají futuristický design a často přitahují pozornost diváka. Ale přesto, pokud jde o fakta, jaké jsou technické rozdíly od konvenčních větrných generátorů s horizontální osou otáčení?
U velkých větrných turbín v megawattové třídě, které se vyvíjejí desítky let, je dominantním konstrukčním typem horizontální třílisté provedení.
U malých větrných turbín existuje mnohem širší nabídka provedení. Zcela jiný typ konstrukce představují tzv. vertikální větrné turbíny, hřídel rotoru je umístěna kolmo k zemi. No Jaké jsou technické rozdíly mezi horizontálními větrnými turbínami, jaké jsou výhody a nevýhody?
Hlavní nevýhodou vertikálních větrných turbín je jejich nízká účinnost, avšak elektrárny s vertikální osou mají také výhody, které jsou vysvětleny především.
Výhody vertikálních větrných turbín
Není třeba čelit větru:
Vertikální větrné turbíny by neměly být vybaveny ovládacími prvky, které by otáčely rotor do větru. Horizontální instalace mají obvykle korouhvičku a sledovací systémy.
Vhodnější pro turbulentní větrné podmínky:
V oblastech se silnou turbulencí vzduchu jsou systémy s vertikální osou často spolehlivější než horizontální konstrukce. Při déletrvajících turbulentních větrných podmínkách je instalace malého větrného generátoru s horizontální osou otáčení sporná.
Rychlost větru, při které se větrný generátor spouští a vyrábí energii:
Vertikální instalace již funguje při nízké rychlosti větru a je schopna vyrábět elektřinu.
Snadno se udržuje:
Údržba pohyblivých součástí, jako je generátor, se nachází na úrovni země. U vodorovných konstrukcí jsou strojní díly umístěny v gondole. Když nelze stožár naklonit, je zapotřebí kladkostroj nebo jeřáb.
Nízká rychlost otáčení a nízká hlučnost:
Vertikální větrné turbíny jsou tišší, a proto vhodné pro obytné oblasti a města.
Stíny a negativní vizuální efekt:
Rostliny s vodorovnou osou rotoru mohou způsobit, že slunce bude nízko, nepříjemné stíny ve vertikálním systému lze prakticky eliminovat.
Nevýhody vertikálních malých větrných turbín
Nízká účinnost:
Hlavní nevýhodou vertikálních malých větrných turbín je nízká účinnost. Zatímco horizontální systémy jsou schopny zachytit až 50 % energie větru, u vertikálního rotoru je to maximálně 40 %, horizontální často produkují podstatně více energie než vertikální instalace.
Vysoké vibrace a zatížení:
Vertikální instalace může způsobit silné rezonance.
Nízká výška:
Rotory jsou obvykle blízko země. Větrné generátory s horizontální osou jsou umístěny na stožárech nebo věžích ve vyšších vrstvách atmosféry.
Druhy penetračních konstrukcí
V současné době je nejrozšířenější studie provedená Univerzitou v Kasselu a Fraunhofer Institute for Wind Energy and Technology Energy Systems IWES is malými větrnými generátory s horizontálním rotorem se třemi lopatkami. Z celkem 118 typů konstrukcí bylo uvažováno 88 % vodorovné osy a 12 % svislé osy.
Předpověď
Pokles efektivity vertikálního systému neznamená, že koncept nemusí být v dlouhodobém horizontu ztracen. Ve fotovoltaickém průmyslu může dlouhodobě převládat technologie s relativně nízkou účinností Výrobce solárních modulů First Solar si může nárokovat vedoucí postavení na trhu, přestože účinnost jeho tenkovrstvých modulů byla výrazně nižší než u běžných křemíkových solárních článků moduly. Důvodem silného postavení na trhu byla výrazná úspora výrobních nákladů, takže měrné investiční náklady a související náklady na výrobu elektřiny jsou nižší.
V současné době je většina malých větrných turbín realizována s horizontální osou rotace, protože vyšší účinnost bude mít pozitivní dopad na ekonomiku. Vertikální instalace může využít své přednosti ke specifickým konstrukčním výhodám, jako je nízká hladina hluku.
