Typy větrných turbín

Getting your Trinity Audio player ready...

Při návrhu větrné turbíny se používají dva přístupy využití vztlaku a využití odporu.

Vztlakové turbíny je založeny na principu využití převážně vztlaku ke generování energie. Tyto typy rotorů mají tvar lopatek podobný křídlům letadel a využívají rozdílu tlaku mezi horní a dolní stranou lopatky k vytvoření sílu, která pohání rotor. Tyto rotory mají obvykle menší průměr a vysokou rychlost otáčení. Výhodou tohoto typu rotoru je vysoká účinnost a výkon při nižší rychlosti větru.

Na druhé straně, odporové turbíny mají tvar lopatek podobný plochám a využívají především odporu k pohánění rotoru. Tyto rotory mají obvykle větší průměr a pomalejší rychlost otáčení. Výhodou tohoto typu rotoru je schopnost fungovat efektivně při vysokých rychlostech větru a schopnost snížit vibrace a hluk.

Další rozdělení turbín je podle jejich umístění rotoru ve směru proudění větru. Tedy Horizontální a vertikální umístění rotoru.

Velmi hezké video o základních typech větrných turbín najdete níže:

Horizontální osa (HAWT): Tento typ turbíny má lopatky, které jsou umístěny na horizontální ose. Tento typ turbíny je nejčastěji používaný pro komerční větrné elektrárny a může být různých velikostí a výkonů. Nejvýkonnější větrné elektrárny tohoto typu mohou dosahovat výkonu téměř 20MW (. Účinnost takovýchto typů generátorů se může pohybovat mezi 40-50%.

Turbíny mohou mít různý počet lopatek a mohou fungovat na principu vztlaku tak i odporu. Nevýhodou může být, že se musí otáčet ve směr/proti směru větru.

Vertikální osa (VAWT): Tento typ turbíny má lopatky umístěné na vertikální ose. Většinou jsou menší a mohou být použity pro menší aplikace, jako jsou domácí větrné turbíny. Výhodou je, že se jsou nezávislé na směru větru.

Vertikální turbíny mají mnoho tvarů a jejich design a účinnost se stále vyvíjí. Na obrázku níže je několik typů vertikálních turbín.

Darrieova turbína: Tento typ VAWT je typický svou dvěma křídly s oválným tvarem. Křídla jsou umístěna vertikálně a rotují kolem centrální osy. Turbínu vynalezl francouzský inženýr Georges Jean Marie Darrieus v roce 1931. Účinnost takovéto turbíny se uvádí někde mezi 35-38%.

Savoniova turbína: Tento typ VAWT má tvar dvou půlek válců, které jsou umístěny vedle sebe. Lopatky jsou křivé a otáčejí se kolem centrální osy.

H-Derriesu: Využívá se principu vztlaku, kdy lopatky jsou do upevněny na rotor do písmene H

Helix: jedná se o vylepšenou verzi Derrieus turbíny, kdy jsou lopatky spirálovitě upevněny k rotoru.

U VAWT turbín se někdy používají kombinace vztlakové i odporové turbíny, tak aby docházelo k roztočení i při menších intenzitách větru. Nejčastěji se kombinuje Savoniova turbína s Darrieovou.

Magnusova turbína: U této větrné turbíny se používají místo lopatek otáčející se válce využívají tzv. Magnusova jevu. Vzduch roztočí válcovité lopatky, které se prouděním vzduchu roztočí a kolem sebe vytváří proudění vzduchu, které následně roztočí celý rotor.

Vortexovová větrná elektrárna: na rozdíl od všech předchozích turbín nepoužívá k výrobě elektřiny generátor, ale magnet osciluje uvnitř cívky a tím se mění elektromagnetická indukce a generuje napětí (lineární motor). Výkon takovýchto větrných elektráren by se měl pohybovat v řádech maximálně několika kilowat. Výstavba těchto elektráren je zatím spíše na experimentální úrovni a nedosahují takové efektivity jako ostatní typy větrných turbín.

Porovnání účinnosti některých typů turbín: