Jak działa pozioma turbina wiatrowa HAWT?

Data utworzenia: 11 listopada 2014

budowa

instalacje

W większości przypadków na terenie Polski stawiane są turbiny wiatrowe z poziomą osią wirnika, czyli tzw. turbiny HAWT. Mają one lepszą wydajność od wiatraków pionowych, jednakże cechuje je większy hałas pracy. Omawiamy budowę i  zasadę pracy typowej turbiny poziomej.

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.

Konstrukcja turbiny wiatrowej nie jest bardzo skomplikowana, a jej podstawowy parametr to maksymalna moc turbiny wiatrowej. Jednakże pamiętajmy, że aby przydomowa elektrownia wiatrowa była skuteczna musi być odpowiedni wiatr, gdyż inaczej turbina wiatrowa nie będzie w stanie pracować, a tym samym nie wykorzystana będzie energia wiatrowa.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.Budowa turbiny wiatrowej pozwala zaoszczędzić, gdyż takowa turbina wiatrowa do ogrzewania wody da istotną redukcję kosztów bieżących. Kwestia jak działa turbina wiatrowa i typowe wiatraki przydomowe. Najczęściej stosowana jest turbina HAWT czyli turbina z poziomą osią wirnika lub inaczej określana po prostu jako turbina pozioma.

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.Konstrukcja turbiny wiatrowej nie jest bardzo skomplikowana, a jej podstawowy parametr to maksymalna moc turbiny wiatrowej. Jednakże pamiętajmy, że aby przydomowa elektrownia wiatrowa była skuteczna musi być odpowiedni wiatr, gdyż inaczej turbina wiatrowa nie będzie w stanie pracować, a tym samym nie wykorzystana będzie energia wiatrowa.

Zespół redakcyjny portalu zbudujmydom.pl

Zobacz również...

Jak bezpiecznie montować szkło na elewacji?

Chociaż zawarty w powieści Stefana Żeromskiego motyw szklanych domów był uważany za mit, w rzeczywistości stał się przepowiednią. Jej spełnieniem jest współczesna architektura, w której szklane elewacje przyciągają uwagę odblaskiem światła i nowoczes...

Dla ciała i dla ducha – relaksująca kąpiel w saunie

Sauna to nieodłączny element takich miejsc jak baseny czy strefy Wellness oraz salony SPA. Korzystają z niej młodsi, starsi, mężczyźni i kobiety, znajdując w tych kilku chwilach przebywania w kabinie dużą dawkę relaksu i zastrzyk tak bardzo potrzebne...

5 powodów, dla których warto kupować odkurzacz samojezdny

Dla wielu osób odkurzanie to smutny obowiązek, który kosztuje wiele energii oraz czasu. Toteż coraz więcej osób kupuje odkurzacz samojezdny, który wykonuje całą pracę za nich. Koniecznie poznaj 5 głównych powodów, sprawiających, że kupowanie odkurzac...

Dewalt, makita, bosh – jaki sprzęt powinni wybrać profesjonaliści?

Na rynku dostępnych jest wiele profesjonalnych produktów narzędziowych, które mogą okazać się nieocenione podczas remontu, budowy lub prac w ogrodzie. Zresztą każdy szanujący się profesjonalista i majsterkowicz z zamiłowania ma swoje ulubione marki. ...

Drzwi wejściowe zewnętrzne - wszystko, co musisz wiedzieć przed ich zakupem

Producenci oferują liczne drzwi zewnętrzne, jakie wybrać można do swojego domu czy mieszkania. Zróżnicowanie pod względem cenowym, jak i pod względem poszczególnych parametrów sprawia, że możesz mieć niemały problem ze znalezieniem idealnego rozwiąza...

Kamień dekoracyjny - impregnować czy nie?

Są wszechstronne w zastosowaniu, a przede wszystkim piękne i niezwykle efektowne. Ponadto, bogata kolorystyka, różnorodność faktur i odcieni sprawia, że mogą nadać niepowtarzalnego charakteru każdej stylizacji. Dzięki temu płytki dekoracyjne świetnie...

Rankingi wybieranych marek

Najnowsze galerie

Średnie rynkowe ceny materiałów