Razlika med vodoravno in navpično osno vetrnico

Izraz vetrnica se uporablja za vetrni stroj, ki melje žito. Toda sodobne strojne aplikacije se bolj pravilno imenujejo "vetrnice", ker jih je mogoče uporabiti za različne aplikacije. Vetrne turbine so najučinkovitejši način pretvorbe vetrne energije v električno ali mehansko energijo. Vetrne turbine lahko v glavnem razvrstimo v dve kategoriji glede na konfiguracijo vrteče se os lopatic rotorja: vetrnica s horizontalno osjo (HAWT) in vetrna turbina z vertikalno osjo (VAWT). Kadar je vrtljiva os lopatic vzporedna z vetrnim tokom, se turbina imenuje HAWT, kadar pa je vrtljiva os pravokotna na tok vetra, se imenuje VAWT. Vodoravne vrste osi so najbolj priljubljene in najpogosteje uporabljane komercialne vetrne turbine. Oglejmo si tehnične razlike med obema konfiguracijama.

Vetrna turbina z vodoravno osjo (HAWT)

HAWT, kratica za horizontalno osno vetrno turbino, je najpogosteje uporabljena oblikovalska konfiguracija v vetrnicah z rotorji, podobnimi tistim pri rotorjih zrakoplovov. Kadar je vrtljiva os lopatic vzporedna z vetrnim tokom, se turbina imenuje horizontalna os vetrnice (HAWT). HAWT zajema kinetično energijo vetra z rotorjem propelerja, njihova rotacijska os pa je vzporedna smeri vetra. HAWT-ji so na voljo v različnih velikostih, od nekaj sto vatov do sto kilovatov. Te vrste vetrnih turbin se običajno uporabljajo v racionaliziranih vetrovnih pogojih, kjer sta na voljo stalen tok in smer vetra, da bi zajeli največjo energijo vetra. HAWT-ji niso učinkoviti tam, kjer je veter močan, zato se na splošno nahajajo na območjih, kjer je stalen usmerjen pretok zraka.

Vetrna turbina z navpično osjo (VAWT)

Vertikalna vetrnica z vertikalno osjo ali VAWT je verjetno najstarejša vrsta vetrnic, pri katerih je os pogonske gredi pravokotna na tla. Gre za vrsto vetrnice, pri kateri glavna gred rotorja poteka navpično, v nasprotju z vetrnico s horizontalno osjo. Lopatice VAWT se vrtijo glede na njihove navpične osi, ki so pravokotne na tla. Modeli VAWT so včasih ohlapno razvrščeni kot modeli na osnovi dvigala ali vlečenja. Lahko zajamejo veter iz katere koli smeri, njihova težka mehanizacija pa je v tleh. Ker so stroji postavljeni na tla, poenostavljajo oblikovanje in konstrukcijo vetrnih stolpov ter posledično znižajo stroške turbine. V nasprotju s HAWT-ji se VAWT-ji običajno uporabljajo na območjih z burnim vetrom, kot so obalne črte, strehe, mestni pasovi itd..

Razlika med vodoravno in navpično osno vetrnico

Oblikovanje

- Vetrna turbina s horizontalno osjo (HAWT) je najpogosteje uporabljena oblikovalska konfiguracija v vetrnih turbinah z rotorji, podobnimi tistim pri rotorjih letal. V HAWT-jih je vrtilna os lopatic vzporedna smeri vetra. Vertikalna osna vetrnica (VAWT) je na drugi strani verjetno najstarejša vrsta vetrnic, pri katerih je os pogonske gredi pravokotna na tla. Gre za vrsto vetrnice, pri kateri glavna gred rotorja poteka navpično, v nasprotju z vetrnico s horizontalno osjo.

Stroji

- Vetrne turbine na vodoravni osi imajo celoten rotor, menjalnik in generator nameščen na vrhu stolpa, ki jih je treba obrniti v smeri vetra. Pomembna prednost vetrnice z vertikalno osjo pred vodoravno vrsto osi je, da prva lahko sprejme veter iz katere koli smeri, zato ni potreben nadzor nad nihanjem. V VAWT-jih je mogoče na tleh postaviti vetrni generator, menjalnik in druge glavne sestavne dele turbine, kar poenostavlja načrtovanje in konstrukcijo vetrnega stolpa in posledično zniža stroške turbine.

Vetrne razmere

- HAWT se običajno uporabljajo v racionaliziranih vetrovnih pogojih, kjer sta na voljo stalen tok in smer vetra, da bi zajeli največjo energijo vetra. HAWT-ji niso učinkoviti tam, kjer je veter močan, zato se običajno nahajajo na območjih, kjer je stalen usmerjen pretok zraka. VAWT-ji so po drugi strani koristni predvsem na območjih z burnim vetrovnim tokom, kot so strehe, obalne črte itd. V nasprotju s HAWT-ji lahko VAWT delujejo tudi pri nizkih hitrostih vetra in jih je mogoče graditi na mestih, kjer so visoke strukture prepovedane..

Vetrna turbina v vodoravni in navpični osi: primerjalna shema

Povzetek

Vetrne turbine na vodoravni in navpični osi imajo približno enak učinek, vendar so HAWT pogostejše. HAWT-ji imajo celoten rotor, menjalnik in generator na vrhu stolpa in morajo biti obrnjeni, da se obrnejo proti smeri vetra. Po drugi strani so VAWT-ji vsesmerni, kar pomeni, da lahko rotor sprejme veter vetra iz katere koli smeri. Zato mehanizem nihanja ni potreben. Poleg tega ne potrebujejo nenehnega prilagajanja ali racionalizacije hitrosti vetra. Poleg tega imajo VAWT nižjo hitrost vetra pri zagonu kot HAWT. Poleg tega imajo relativno nižjo stopnjo hrupa kot HAWT, masivne stolpne konstrukcije pa se redkeje uporabljajo.