valtaosa nykyisin asennettavista tuuliturbiineista on kolmiteräisiä. Miksei neljä? Tai kaksi? Tai paljon enemmän kiinni niin paljon tuulta kuin mahdollista?
nopea vastaus on, että kaksiteräinen tuulivoimala on jo loistava suuri hyötysuhde. Kahdella terällä tarvitset huomattavasti vähemmän materiaali -, Rakennus-ja ylläpitokustannuksia. Kolmas tai neljäs roottoriteräosa tekee tuuliturbiinista hieman tehokkaamman, samalla kun rakennus-ja materiaalikustannukset nousevat huomattavasti. Historiallisten tuulimyllyjemme neljä terää olivat enemmänkin käytännöllinen valinta.
historiallisten tuulimyllyjemme neljä terää olivat enemmänkin käytännöllinen valinta.
Betzin laki
Albert Betz muotoili vuonna 1919 lain, jonka mukaan ideaali roottori voi ottaa tuulesta maksimissaan 59% energiaa. Jos tuulesta saa enemmän energiaa, tuuli hidastuu entisestään, mikä vähentää tuulensaantia turbiiniin. Ihanteellisessa roottorissa on loputtomasti kapeita turbiinin lapoja, mutta Siemensin vuonna 2007 laatiman asiakirjan mukaan, jossa se käsittelee kysymystämme, todetaan, että nykyaikaiset kolmiteräiset tuuliturbiinit saavuttavat 80% Betz-rajasta älykkään terän suunnittelun ja hyvin valitun Pyörimisnopeuden ansiosta; kaksiteräinen turbiini saavuttaisi 5% vähemmän tehokkuutta, mutta saisi suuremman tuoton investoinnille alhaisempien kustannusten vuoksi.
Kaksiteräisillä tuuliturbiineilla on useita selviä etuja kolmiteräisiin tuuliturbiineihin verrattuna.
pienemmän terämäärän (ja pikikäyttöjen) suurin etu on roottorin paino (ja siten materiaali), joka on noin 30% vähemmän raskas kuin vastaava kolmiteräinen roottori (Aerodyne engineering GmbH, 2014). Lisäksi, koska kaksiteräiset roottorit toimivat suuremmalla pyörimisnopeudella, akselin vääntömomentti on pienempi ja näin ollen roottori ja moottorikotelo (jossa on esimerkiksi generaattori ja voimansiirto) ovat kevyempiä. Toinen mukavuus roottorin alle kolme terää on, että ne voidaan kääntää vaakasuoraan myrskyjen niin ne ovat vähemmän todennäköisesti osuma salama.
kaksiteräiset roottorit ovat noin 30% kevyempiä kuin vastaava kolmiteräinen roottori
toinen etu löytyy kuljetuksen ja rakentamisen aikana: kaksiteräinen roottori voidaan kuljettaa täysin valmiiksi koottuna ja lavastettuna laivan kannella tuulipuistoalueelle (De Vries, 2011). Äärimmäisiä kuormia voidaan vähentää huomattavasti käyttämällä roottorin vaakasuoraa pysäköintiä (Aerodyne engineering GmbH, 2014). Vähentyneiden äärimmäisten kuormitusten vuoksi torni ja perustukset voidaan suunnitella kevyemmiksi.
makuasia
Roberto Delgado, 2-B Energyn pääinsinööri: ”on makuasia valita kahden tai kolmen terätyn tuuliturbiinin välillä”. Jotkut vain suosivat kolmiteräisiä malleja, koska sanovat niiden olevan esteettisempiä. Delgado haluaa puhaltaa uutta eloa kaksiteräisiin tuulivoimaloihin. Eemshaveniin on nyt asennettu kuuden vuoden ajan kaksiteräinen 6 MW 2b Energy-tuulivoimala. Yksittäisen pitch control (IPC), itsenäisesti valvoa piki kunkin turbiinin lapa, tämä tuuliturbiini voi ottaa pois paljon dynaaminen kuormitus. Katso, miten pitchaustekniikkamme toimii https://windenergysolutions.nl/technology/
Myrskynsietokyky
suurin haitta alueilla, joilla on jatkuva hyvä tuuli, on se, että ne voivat muuttua voimakkaiksi myrskyiksi ja hurrikaaneiksi ajoittain. Useimmat tuulivoimalat eivät kestä suuria tuulennopeuksia, joita nämä sääolosuhteet aiheuttavat. 2-teräiset tuuliturbiinit voidaan helposti kaataa nopeasti yhdellä nosturilla kahden nosturin sijaan, useimmat thee-teräiset turbiinit vaativat.
nosturimme voi vähentää huomattavasti kaksiteräisten tuulivoimaloiden ylläpitokustannuksia.
koko tuuliturbiinivalikoimamme voidaan varustaa nosturilla, jota voidaan helposti käyttää turbiinin koko teknisen asennuksen varmistamiseksi ilman ulkoista nosturia muutamassa tunnissa. Näin nosturiasennusten toimittamisesta ja käytöstä ei tarvitse aiheutua suuria kustannuksia.
tämän sisäänrakennetun hissirakenteen toinen etu on se, että roottorin tarkastukset ja suuret huollot voidaan tehdä myös ilman ulkoisista lähteistä tulevia laitteita. Sen lisäksi, että laitoksella on etuja kolmiteräisiin tuulivoimaloihin verrattuna, tämä vähentää huomattavasti kaksiteräisten tuulivoimaloiden ylläpitokustannuksia.
Tsekkaa animaatiomme in-board-nosturi toiminnassa.
ennuste
Delgado ennakoi 10, 12 tai useamman megawatin turbiinien palaavan kaksiteräiseen malliin. Dynaamista kuormitusta voi aina hallita paremmin hyvällä ohjauksella. Delgadon mukaan vuonna 2019 valmistetun kaksiteräisen tuulivoimalan hyötysuhde on alle 3 prosenttia heikompi kuin sen kolmilehtisen vastineen, jonka halkaisija on sama. Silloin saat lisää sähköä pidemmistä turbiininsiivistä, kun taas voit edelleen hyötyä pienemmistä rakennus -, materiaali-ja huoltokustannuksista.
useat yritykset ovat alkaneet kehittää ja rakentaa suuria kaksiteräisiä tuulivoimaloita (Schorbach and Dalhoff, 2012; Clover and Snieckus, 2014). Kaksiteräisiä tuulivoimaloita kohtaan osoitetun kiinnostuksen taustalla on ennen kaikkea merituulivoiman lisääntynyt keskittyminen. Energiakustannuksiksi ilmoitetaan 10-12% ja apila ja Snieckus (2014)-teoksessa 20%: n alennus, paperilla, mainitaan kaksiteräiset tuuliturbiinit. Mahdolliset kustannukset energian vähentäminen tekee, että kaksiteräinen turbiinit ovat mielenkiintoinen mahdollisuus, joka valmistaa aktiivisesti tutkia.