Soorten windturbine

In mijn vorige artikel is uitgelegd dat verschillende soorten windturbines de kinetische energie van wind gebruiken om stroom op te wekken. In feite staat windenergie bekend als de schoonste manier om mechanische en/of elektrische energie op te wekken. De verkregen energie kan worden geclassificeerd op basis van hoe de windenergie wordt geoogst; wind op land en wind op zee. Lees het onderstaande artikel voor meer informatie hierover!

Vandaag kom je bij de verschillende soorten windturbines en hun voor- en nadelen in hun verschillende toepassingen.

Typen windturbines

Hieronder staan ​​de verschillende soorten windturbines die worden gebruikt voor energieopwekking.

Horizontale as windturbines (HAWT's)

Windturbines met horizontale as zijn tegenwoordig de meest gebruikte turbines, ook al zijn er enkele beperkingen. De propeller-achtige bladen zijn ontworpen om rond een horizontale as te draaien. De componenten omvatten rotorbladen die zijn verbonden met een as die verder is verbonden met een generator die elektrische energie produceert. Deze bladen zien eruit als een vliegtuigpropeller die op een toren is gemonteerd.

Bij dit soort windturbines is een windsensor gemonteerd op een giermechanisme (gondel genaamd) zodat de turbine goed kan worden uitgelijnd met de windrichting. Daarom wordt een effectievere verdeling van windenergie op de rotoren geforceerd.

De structuur van windturbines met horizontale as moet sterk genoeg zijn om het gewicht van de apparaatcomponenten te dragen. Enkele van deze onderdelen zijn onder andere rotorbladen, tandwielkast, generator, etc. Ook moet de basis bestand zijn tegen de harde wind die waait. Hoewel de gondel een breekelement bevat dat helpt om de wieken onmiddellijk te stoppen bij harde of ongecontroleerde wind.

Van alle soorten turbines heeft de windturbine met horizontale as een hoger rendement en een hogere stroomopwekking. Deze turbine is vaak verkrijgbaar in twee typen namelijk; up-wind en down-wind turbines.

Up-wind turbines:

In een Up-wind HAWTs-turbine bereikt de wind de rotors vóór de toren, dat wil zeggen, hij staat tegenover de wind. Hierdoor hebben de rotoren geen last van de windschaduw achter de toren, wat resulteert in een efficiëntere werking. Ook is het systeem minder onderhevig aan slijtage. Het giermechanisme draagt ​​echter bij aan het gewicht van de constructie.

In de meeste ontwerpen zijn up-wind rotors niet flexibel, zodat ze niet zouden buigen of botsen met de toren. Dit gebeurt vaak wanneer de windsnelheid hoog is. Om dit verder te voorkomen is de rotor op enige afstand van de toren geplaatst. Hierdoor zijn de fabricagemoeilijkheden van dit type windturbines groot. De inflexibiliteit van de rotorbladen betekent dat er zwaarder materiaal nodig is voor de bladconstructie.

Down-wind turbines:

Dit type windturbines met horizontale as komt minder vaak voor, maar hun ontwerp lijkt veel op het vorige type Explain. Het enige verschil is de locatie van de rotor, die zich stroomafwaarts van de toren bevindt. Bij de downwind-types raakt de wind de toren voordat deze de wieken bereikt. Het ontwerp zorgt voor meer flexibiliteit in de rotorbladen, waardoor lichtere materialen kunnen worden gebruikt. De voordelen van de tegenwind zijn onder meer een lager structureel gewicht en een betere structurele dynamiek van de toren door een deel van de belasting van de toren naar de wieken te halen tijdens hun werking.

De windturbines van de windturbines met horizontale as hebben geen giermechanisme nodig. Dit komt omdat de rotor en de behuizing zo zijn ontworpen dat de behuizing de windrichting zou volgen. Omdat de rotor stroomafwaarts van de toren is geplaatst, heeft deze te maken met windschaduw, waardoor de hoeveelheid opgewekte stroom fluctueert. Windschaduw kan ook vermoeidheid veroorzaken bij de systeemtegenhangers.

Voor- en nadelen van windturbines met horizontale as HAWT's

Voordelen:

Hieronder vindt u de voordelen van windturbines met horizontale as.

• Door de hoge torenbasis kan sterkere wind toegankelijk zijn.
• Omdat de wieken loodrecht op de wind bewegen, wordt er tijdens de hele rotatie kracht ontvangen. Dit resulteert in een hogere efficiëntie.

Nadelen:

Ondanks de goede voordelen van windturbines met een horizontale as, doen zich nog enkele beperkingen voor. Hieronder staan ​​de nadelen van HAWT's.

• Zware componenten zoals schoepen, versnellingsbak, generator, zijn vereist vanwege de massieve torenconstructie.
• De componenten worden op hun plaats getild.
• De hoogte van dit soort windturbines maakt ze opvallend zichtbaar over grote gebieden. Dit verstoort de uitstraling van het landschap en kan in sommige gevallen voor lokale oppositie zorgen.
• De variant met de wind heeft last van vermoeidheid en structureel falen veroorzaakt door turbulentie wanneer een blad door de windschaduw van de toren gaat. Dit is de reden waarom de meeste HAWT's een up-wind ontwerp gebruiken, aangezien de rotor naar de wind voor de toren is gericht.
• Er is een extra giercontrolemechanisme nodig om de bladen naar de wind toe te draaien.
• Breuken is nodig om te voorkomen dat de turbine gaat draaien bij harde wind. Dit voorkomt dat het systeem wordt vernietigd door harde wind.
• Cyclische spanningen en trillingen worden veroorzaakt wanneer de turbine probeert te draaien om tegen de wind in te gaan.

Verticale as windturbines (VAWT)

Bij windturbines met verticale as draaien de rotoren een as die verticaal is geïnstalleerd. Dit ontwerp zorgt voor minder gevoeligheid met betrekking tot de windrichting, waardoor het perfect is op boerderijen waar de richting vaak verandert. Met andere woorden, in welke richting de wind ook waait, de bladen zouden nog steeds bewegen en de as draaien om kracht te produceren.

de verticale as-types van windturbines hebben hun generator dichtbij de grond. Daardoor wordt er extra gewicht ontlast op de rotor en wordt het ontwerp minder complex. Dit maakt ook het onderhoud eenvoudiger in vergelijking met horizontale as windturbines. Hoewel windturbines met verticale as minder efficiënt zijn dan HAWT's vanwege de aanzienlijke hoeveelheid luchtweerstand op de rotoren. Minder vermogen is een andere factor omdat de windsnelheid en de stroming ervan op afstand van de grond hoger en gelijkmatiger zijn dan het grondniveau.

Drag-gebaseerde of Savonius-turbine – ze hebben over het algemeen rotoren met massieve schoepen die rond een verticale as draaien.

Op een lift gebaseerde of Darrieus-turbine - hebben een lange, verticale vleugelstijl, hoewel sommige de vorm van een eierklopper lijken te hebben. Een windspits is een soort op lift gebaseerde turbine, hoewel deze nog steeds onafhankelijk wordt getest.

Voor- en nadelen van windturbines met verticale as (VAWT's)

Voordelen:

Hieronder staan ​​de voordelen van windturbines met verticale as.

• Energie wordt geproduceerd in elke windrichting.
• Een sterke ondersteunende toren is niet nodig, aangezien de meeste componenten op de grond worden geplaatst.
• Lage productiekosten in vergelijking met windturbines met horizontale as.
• Yaw-aandrijving en pitch-mechanisme zijn geëlimineerd omdat de turbine niet in de windrichting hoeft te worden geplaatst.
• Eenvoudige installatie
• Lage onderhoudskosten
• Gemakkelijk te vervoeren van de ene plaats naar de andere.
• Geschikt voor gebieden met extreme weersomstandigheden.
• Ze zijn geïnstalleerd in stedelijke gebieden.
• Laag risico voor mensen en vogels omdat de bladen met relatief lage snelheden bewegen.

Nadelen:

• Efficiëntie is laag omdat er maar één mes tegelijk werkt.
• De eerste druk om te starten is vereist zodat de messen kunnen beginnen te draaien.
• Verticale as windturbines zijn zeer minder efficiënt vanwege de extra weerstand die ontstaat wanneer de wieken draaien.
• De trillingen zijn relatief hoog omdat de luchtstroom nabij de grond turbulente stroming veroorzaakt.
• Deze trilling verhoogt de slijtage van de lagers, wat kan leiden tot hogere onderhoudskosten.
• VAWT's veroorzaken geluidsoverlast.

Conclusie

Verschillende soorten windturbines zijn niet voor niets geschikt. De typen met horizontale assen worden vaak gebruikt vanwege hun effectiviteit en een windturbine met verticale as kan in elk geografisch gebied worden gebruikt vanwege de draagbaarheid. Dat is alles voor dit artikel, soorten windturbines en hun voor- en nadelen.

Ik hoop dat je veel aan dit bericht hebt gehad, zo ja, deel het dan met andere studenten. Bedankt voor het lezen. Tot de volgende keer!