Вітрогенератори з вертикальною віссю обертання. Переваги, недоліки та умови експлуатації
Боротьба за екологію, масове будівництво заміських будинків, дач, розвиток фермерських господарств і подорожчання тарифів на використання електроенергії, без якої людина не уявляє собі комфортне, зручне існування, змусило згадати про альтернативні джерела отримання електрики. Так, на початку минулого століття в Данії, країні маленькою і тому не потребує масштабних спорудах для вирішення подібних завдань, побудували перший вітрогенератор, який використовує вітер як перетворювач кінетичної енергії в механічну.
Таку його здатність люди використовували давно. Згадайте млини, які в наш час ми можемо побачити тільки в кіно, а раніше їх було велика кількість по всій країні. Альтернативна енергія стала останнім часом найактуальнішою темою, її обговорюють, про неї дискутують як фахівці, так і прості обивателі. Вона змусила згадати «добре забуте старе».
Існує два види конструкцій з використанням сили вітру:
- карусельні або вітрогенератори з вертикальною віссю обертання-
- крильчасті, з горизонтальною віссю обертання.
У чому їх відмінності, переваги та недоліки, оптимальні умови експлуатації?
Потужність будь-якого вітрогенератора залежить тільки від діапазону його гвинта і сили вітру. Обидва пристрої використовують підйомну силу вітру або силу опору, тільки розташування конструкції по відношенню до його руху - вертикальне або перпендикулярне відповідно.
Вітрогенератори з вертикальною віссю обертання не вимагають розташування безпосередньо по руху потоку повітря. Вони швидше набирають обертів при посиленні вітру, ніж крильчасті конструкції, самі реагують на зміну напрямку і надовго зберігають швидкість обертання. Розташування вітрогенераторів, що мають горизонтальну вісь обертання, повинно бути прив'язане до руху вітру, а при його зміні установка повинна розгорнутися, що веде до втрати певної потужності.
В обох генераторах найбільше навантаження несуть основні вузли - маточина і опорно-підшипниковий механізм. Але вітрогенератори з вертикальною віссю обертання вимагають більш частої заміни цих деталей.
При виборі пристрою слід врахувати тихохідність карусельного виду, тому для підвищення коефіцієнта корисної дії та посилення обертового моменту деякі виробники використовують замість підшипників мультиплікатори. Це підвищує потужність, але вітрогенератори з вертикальною віссю обертання в результаті стають дорожче, ніж їх крильчасті аналоги. І виникає питання про доцільність їх використання.
Терміни служби конструкцій приблизно однакові - 15-25 років. При цьому треба дотримуватися періодичність і своєчасність заміни комплектуючих деталей і здійснювати правильний догляд.
Ефективність вітрогенераторів майже не відрізняється в різних конструкціях. Коефіцієнт корисної дії карусельних установок становить - 20-30 відсотків, а в горизонтальних - 25-35 відповідно.
У ціновому освіті політика виробників не завжди відповідає реальності і здоровому глузду. Ціни на крильчасті конструкції набагато дешевше, ніж на їх вертикальні аналоги. Іноді ця різниця може становити половину вартості, а то й більше. Це можна пояснити ціною основних вузлів, ступенем зношуваності і застосуванню для посилення потужностей додаткових установок у вигляді постійних магнітів.