Są to najczęściej spotykane w Polsce turbiny wiatrakowe, które cechują „śmigła” o tradycyjnym wyglądzie. Przeważnie są to turbiny dwu lub trzypłatowe, rzadziej wielopłatowe. Dostępne na rynku turbiny różnią się między sobą głównie mocą oraz konstrukcją, jednakże praktycznie każda turbina przydomowa posiada pewne stałe elementy konstrukcji.
Podstawowe elementy poziomej turbiny wiatrowej HAWT
Podstawowym i najważniejszym elementem każdej turbiny wiatrowej, zarówno domowej jak i komercyjnego wiatraka dużej mocy, jest wirnik. Służy on do przekształcenia energii wiatru w energię mechaniczną, która następnie przekazywana jest do generatora. Przeważnie wirniki z poziomą osią spotykane są w układzie dwu lub trzypłatowym.
Najczęściej płaty wykonywane są z mocnego włókna węglowego, czasami dodatkowo wzmacnianego dodatkami poliestrowymi. Łopaty składają się z dwóch powłok, które mocowane są bezpośredni do belki nośnej.
Spotykane są również rozwiązania turbin wiatrowych umożliwiających zmianę kąta ustawienia łopat wirnika w zależności od wiatru, przy zastosowaniu specjalnych siłowników hydraulicznych. Wirnik znajduje się wtedy na wale wolnoobrotowym, którego obroty sterowane są skrzynią przekładniową, a następnie przekazywane do wału szybkoobrotowego.
Turbiny mogą posiadać w pełni skomputeryzowane sterowanie automatyczne, jednakże rozwiązania takie stosowane są raczej głównie w komercyjnych turbinach, przeznaczonych do pozyskiwania energii celem jej sprzedaży.
Konstrukcja typowych przydomowych turbin o mniejszych mocach jest mniej skomplikowana. Przeważnie turbiny takie nie posiadają hydraulicznego mechanizmu zmiany kąta ustawienia łopat. W tym wypadku nastawianie kierunku łopat odbywa się przy wykorzystaniu sił aerodynamicznych, które w czasie zmian kierunku wiatru oddziałują na chorągiewkę kierunkową, bez sterowania elektronicznego.
W przeciętnej przydomowej turbinie wiatrowej zabezpieczenie przez bardzo silnymi i porywistymi wiatrami odbywa się poprzez odpowiednie odchylenie całej gondoli turbiny do pozycji pionowej. W praktyce oznacza to całkowite wyłączenie turbiny, lecz chroni ją przed uszkodzeniem, spowodowanym zbyt silnym wiatrem działającym na płaty wirnika.
Gabaryty całej turbiny zależą głównie od wielkości samego wirnika, który jest odpowiedzialny za pozyskiwanie energii wiatrowej. Parametry pozostałych elementów dobierane są właśnie dla określonego wirnika.
Zasada działania poziomej turbiny wiatrowej HAWT
Podstawowym warunkiem pracy turbiny jest odpowiednio silny wiatr. W Polskich warunkach w większości występują łagodne wiatry, czyli takie, których prędkość wynosi ok 3-5m/s. Podawane przez producentów moce turbin to moce maksymalne, które w praktyce osiągane są przy wietrze ok 10m/s (tzw. silny wiatr). Pamiętajmy o tym dobierając moc naszej turbiny tak, aby zakładana minimalna moc osiągana była przy typowym łagodnym wietrze.
Łopaty wirnika są odpowiednio ustawione w zależności od kierunku wiatru, który powoduje napływanie na łopaty strumienia powietrza, wprowadzając je w ruch obrotowy, czyli tym samym powodując obracanie się wirnika.
Energia obracającego się wirnika może zostać użyta do bezpośredniego napędzania urządzeń mechanicznych, np. różnego rodzaju pomp, lub poprzez połączenie z odpowiednim generatorem może zostać przekształcona na energię elektryczną.
Specjalny ster, tzw. ster kierunkowy, umożliwia zapewnienie optymalnego położenia całego wirnika względem wiatru, co przekłada się na maksymalne wykorzystanie wiatru do produkcji energii.
Końcowa ilość otrzymywanej energii zależy przede wszystkim od siły wiatru, ale również od sprawności całej turbiny, dlatego warto na ten parametr zwracać szczególną uwagę przy wyborze konkretnego modelu.
Zespół redakcyjny portalu zbudujmydom.pl
