drtivá většina větrných turbín, které jsou v současné době instalovány, má tři lopatky. Proč ne čtyři? Nebo dva? Nebo mnohem více chytit co nejvíce větru?
Rychlá odpověď je, že dvoulistá větrná turbína je již skvělá pro velkou účinnost. Se dvěma lopatkami potřebujete výrazně méně nákladů na materiál, výstavbu a údržbu. Třetí nebo čtvrtá lopatka rotoru činí větrnou turbínu nepatrně účinnější, zatímco náklady na konstrukci a materiál se značně zvyšují. Čtyři lopatky našich historických větrných mlýnů byly spíše praktickou volbou.
čtyři lopatky našich historických větrných mlýnů byly spíše praktickou volbou.
Betzův zákon
Albert Betz formuloval v roce 1919 zákon, že ideální rotor může extrahovat maximálně 59% energie z větru. Pokud z větru získáte více energie, vítr se dále zpomaluje, což snižuje přísun větru do turbíny. Ideální rotor má nekonečně úzké lopatky turbíny, ale podle dokumentu, který Siemens vypracoval v roce 2007, ve kterém se zabývají naší otázkou, se uvádí, že moderní třílisté větrné turbíny dosahují 80% limitu Betz díky inteligentní konstrukci lopatek a dobře zvolené rychlosti otáčení; dvoulistá turbína by dosáhla o 5% nižší účinnosti, ale bude mít vyšší návratnost investic kvůli nižším nákladům.
dvoulisté větrné turbíny nabízejí řadu odlišných výhod oproti třílistým větrným turbínám.
hlavní výhodou sníženého počtu lopatek (a roztečných pohonů) je hmotnost rotoru (a tedy i materiál), které jsou přibližně o 30% méně těžké než srovnatelný třílistý rotor (Aerodyne engineering GmbH, 2014). Navíc, protože dvoulisté rotory pracují při vyšších otáčkách, točivý moment na hřídeli je nižší a následně rotor a gondola (které obsahují například generátor a hnací ústrojí) jsou lehčí. Další výhodou rotoru s méně než třemi lopatkami je to, že mohou být během bouří otočeny vodorovně, takže je méně pravděpodobné, že budou zasaženy bleskem.
dvoulisté rotory jsou přibližně o 30% méně těžké než srovnatelný třílistý rotor
další výhodu lze nalézt během přepravy a výstavby: dvoulistý rotor lze přepravovat plně předem smontovaný a předtestovaný na palubě lodi do místa větrné farmy (De Vries, 2011). Nakonec lze extrémní zatížení výrazně snížit pomocí horizontálního parkování rotoru (Aerodyne engineering GmbH, 2014). Díky sníženému extrémnímu zatížení může být věž a základ navrženy lehčí.
věc chuti
Roberto Delgado, hlavní inženýr společnosti 2-B Energy: „je otázkou vkusu vybrat si mezi dvěma nebo třemi větrnými turbínami“. Někteří dávají přednost třílistým modelům, protože říkají, že jsou estetičtější. Delgado chce vdechnout nový život dvoulistým větrným turbínám. V Eemshavenu je nyní šest let instalována dvoulistá větrná turbína o výkonu 6 MW 2-B. Prostřednictvím individuálního řízení stoupání (IPC), nezávisle ovládajícího stoupání každé lopatky turbíny, může tato větrná turbína odnést velkou část dynamického zatížení. Podívejte se, jak naše pitching technika funguje https://windenergysolutions.nl/technology/
Storm resilience
hlavní nevýhodou v oblastech s nejvíce konstantní dobrý vítr je, že mohou proměnit silné bouře a hurikány pravidelně. Většina větrných turbín nemůže odolat vysokým rychlostem větru, které tyto povětrnostní podmínky znamenají. 2-bladed větrné turbíny lze snadno svrhnout rychle s jedním jeřábem namísto dvou jeřábů, většina thee-bladed turbíny poptávka.
naše in-board-zdvihací jeřáb může výrazně snížit náklady na údržbu dvoulistých větrných elektráren.
celá naše řada větrných turbín může být vybavena palubním zdvihacím jeřábem, který lze snadno ovládat pro zajištění celé technické instalace turbíny, bez externího jeřábu během několika hodin. Tímto způsobem nemusí vzniknout žádné vysoké náklady na dodávku a používání jakékoli instalace mobilního jeřábu.
druhou výhodou této vestavěné konstrukce výtahu je, že prohlídky rotoru a velká údržba mohou být prováděny i bez zařízení z externích zdrojů. Kromě výhod instalace ve srovnání s větrnými turbínami se třemi lopatkami to výrazně snižuje náklady na údržbu dvoulistých větrných elektráren.
podívejte se na naši animaci palubního jeřábu v akci.
Předpověď
Delgado předpokládá, že turbíny o výkonu 10, 12 nebo více megawattů se vracejí k dvoulistému designu. Dynamické zatížení lze vždy lépe ovládat s dobrým řízením. Podle Delgada má dvoulistá konstrukce větrné turbíny v roce 2019 o méně než 3% nižší účinnost než její třílistý protějšek se stejným průměrem. Poté získáte další elektřinu z delších lopatek turbíny, zatímco stále můžete těžit z nižších nákladů na konstrukci, materiál a údržbu.
řada společností začala vyvíjet a stavět velké dvoulisté větrné turbíny (Schorbach a Dalhoff, 2012; Clover a Snieckus, 2014). Tento obnovený zájem o dvoulisté větrné turbíny je motivován hlavně zvýšeným zaměřením na větrnou energii na moři. Snížení nákladů na energii o 10-12% je uvedeno a v Clover and Snieckus (2014) je uvedeno 20% snížení, na papíře, pro dvoulisté větrné turbíny. Potenciální náklady na snížení energie činí z dvoulistých turbín zajímavou příležitost, kterou výrobci aktivně zkoumají.