zdecydowana większość obecnie instalowanych turbin wiatrowych ma trzy łopaty. Dlaczego nie cztery? Albo dwa? Albo o wiele więcej, aby złapać jak najwięcej wiatru?
szybka Odpowiedź jest taka, że turbina wiatrowa z dwoma łopatkami jest już świetna dla dużej wydajności. Dzięki dwóm ostrzom potrzebujesz znacznie mniej materiałów, kosztów budowy i konserwacji. Trzecia lub czwarta łopatka wirnika sprawia, że turbina wiatrowa jest nieznacznie bardziej wydajna, podczas gdy koszty budowy i materiałów znacznie rosną. Cztery łopaty naszych historycznych wiatraków były bardziej praktycznym wyborem.
cztery łopaty naszych historycznych wiatraków były bardziej praktycznym wyborem.
prawo Betza
Albert Betz sformułował prawo w 1919 roku, że idealny wirnik może wydobyć maksymalnie 59% energii z wiatru. Jeśli uzyskasz więcej energii z wiatru, wiatr spowalnia dalej, co zmniejsza dopływ wiatru do turbiny. Idealny wirnik ma nieskończenie wąskie łopatki turbiny, ale zgodnie z dokumentem opracowanym przez firmę Siemens w 2007 r., w którym zajmują się naszym pytaniem, stwierdza się, że nowoczesne trzyłopatowe turbiny wiatrowe osiągają 80% limitu Betz dzięki inteligentnej konstrukcji łopat i dobrze dobranej prędkości obrotowej; turbina dwułopatowa osiągnie o 5% mniejszą wydajność, ale będzie miała wyższy zwrot z inwestycji ze względu na niższe koszty.
dwułopatowe turbiny wiatrowe oferują szereg wyraźnych zalet w porównaniu z trzyłopatowymi turbinami wiatrowymi.
główną zaletą posiadania zmniejszonej liczby łopatek (i napędów skoku) jest masa wirnika (a tym samym materiał) są o około 30% mniej ciężkie niż porównywalny wirnik trójłopatowy (Aerodyne engineering GmbH, 2014). Co więcej, ponieważ wirniki dwułopatowe pracują z większą prędkością obrotową, moment obrotowy na wale jest niższy, a w konsekwencji wirnik i Gondola (w których znajduje się na przykład generator i układ napędowy) są lżejsze. Inną wygodą wirnika z mniej niż trzema łopatami jest to, że można je obracać poziomo podczas burz, dzięki czemu są mniej narażone na uderzenia pioruna.
wirniki dwułopatowe są o około 30% mniej ciężkie niż porównywalny wirnik trójłopatowy
kolejna zaleta można znaleźć podczas transportu i budowy: wirnik dwułopatowy można przetransportować w pełni zmontowany i wstępnie przetestowany na pokładzie statku na teren farmy wiatrowej (De Vries, 2011). Dzięki poziomemu parkowaniu wirnika można znacznie zmniejszyć ekstremalne obciążenia (Aerodyne engineering GmbH, 2014). Ze względu na mniejsze obciążenia ekstremalne, wieża i fundament mogą być zaprojektowane lżejsze.
kwestia gustu
Roberto Delgado, główny inżynier w 2-B Energy: „kwestią gustu jest wybór między dwoma lub trzema turbinami wiatrowymi”. Niektórzy po prostu wolą modele z trzema ostrzami, ponieważ mówią, że są bardziej estetyczne. Delgado chce tchnąć nowe życie w dwułopatowe turbiny wiatrowe. Od sześciu lat w Eemshaven instalowana jest dwułopatowa turbina wiatrowa o mocy 6 MW 2-B. Dzięki indywidualnej kontroli skoku (IPC), niezależnie kontrolującej skok każdego łopatki turbiny, ta turbina wiatrowa może zabrać dużą część obciążenia dynamicznego. Sprawdź, jak działa nasza technika rzucania https://windenergysolutions.nl/technology/
odporność na burze
główną wadą w obszarach o najbardziej stałym dobrym wietrze jest to, że mogą one okresowo przekształcać się w silne burze i huragany. Większość turbin wiatrowych nie jest w stanie wytrzymać wysokich prędkości wiatru, jakie wiążą się z tymi warunkami pogodowymi. 2-łopatowe turbiny wiatrowe można łatwo szybko zdemontować za pomocą jednego dźwigu zamiast dwóch dźwigów, większość turbin wiatrowych wymaga.
nasz wbudowany dźwig podnoszący może znacznie obniżyć koszty konserwacji instalacji wiatrowych z dwoma ostrzami.
cała nasza oferta turbin wiatrowych może być wyposażona w wbudowany dźwig podnoszący, który można łatwo obsługiwać, aby zabezpieczyć całą instalację techniczną turbiny, bez zewnętrznego dźwigu w ciągu kilku godzin. W ten sposób nie trzeba ponosić wysokich kosztów dostawy i użytkowania dowolnej instalacji dźwigu samojezdnego.
drugą zaletą tej wbudowanej konstrukcji windy jest to, że inspekcje wirnika i główna konserwacja mogą być również przeprowadzane bez wyposażenia ze źródeł zewnętrznych. Oprócz zalet instalacji w porównaniu z trójłopatowymi turbinami wiatrowymi, znacznie obniża to koszty konserwacji instalacji dwułopatowych.
zobacz naszą animację dźwigu w akcji.
prognoza
Delgado przewiduje, że turbiny o mocy 10, 12 lub więcej megawatów wrócą do konstrukcji dwułopatowej. Obciążenie dynamiczne można zawsze lepiej kontrolować przy dobrym sterowaniu. Według Delgado, dwułopatowa konstrukcja turbiny wiatrowej w roku 2019 ma mniej niż 3% niższą sprawność niż jej trójskrzydłowy odpowiednik o tej samej średnicy. Dzięki dłuższym łopatom turbiny uzyskujesz dodatkową energię elektryczną, a jednocześnie możesz nadal korzystać z niższych kosztów budowy, materiałów i konserwacji.
wiele firm rozpoczęło projektowanie i budowę dużych dwułopatowych turbin wiatrowych (Schorbach and Dalhoff, 2012; Clover and Snieckus, 2014). To ponowne zainteresowanie dwułopatowymi turbinami wiatrowymi wynika głównie ze zwiększonego nacisku na morską energię wiatrową. Koszt redukcji energii o 10-12% podano, a w Clover i Snieckus (2014) 20% redukcja, na papierze, jest wymieniony dla dwułopatowych turbin wiatrowych. Potencjalny koszt redukcji energii sprawia, że turbiny dwułopatowe są interesującą szansą, którą producenci aktywnie badają.