PORÓWNANIE TURBIN WIATROWYCH

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "PORÓWNANIE TURBIN WIATROWYCH"

Krystyna Angelika Wawrzyniak
8 lat temu
Przeglądów:

1 Zeszyty Probleowe Mszyny Eletryczne Nr 74/6 47 Artur Pol, Mrcin Brńsi BOBRME Koel, Ktowice PORÓWNANIE TURBIN WIATROWYCH WIND TURBINES COMPARISON Abstrct: This rticle describes tyes of wind turbines, their constructions, dvntges nd disdvntges. It resents silify lgorith of wind ills clcultions nd corison: ycht turbine JSW 8 BOBRME Koel s roduction nd VAWT constructions rototyes. The lbortory tests were erfored of both tye turbines (3 sets). Figure 6 resents results of tests of ower density vs. wind seed of described turbines. The er describes ossibilities of wind ill exloittions.. Wstę Pozysiwnie energii z witru to n dzień dzisiejszy jedn z njbrdziej efetywnych i ołclnych etod, bzujących n rozwiąznich nieonwencjonlnych. Może być on wyorzystywn zrówno n otrzeby systeów energetycznych, ji i n otrzeby odbiorców indywidulnych. To w ty rozwiązniu rzewiduje się rzyszłość. Świdczy o ty stle rozwijjąc się ozycj energetyi witrowej n świecie. Zsoby witru, tóre ndją się n wytworzenie energii eletrycznej dją cztery rzy więsze ilości energii niż wynosi jej globlne zużycie w ciągu rou. Obecnie w Euroie rowdzonych jest szereg rogrów jących n celu roownie tego sosobu ozysiwni eletryczności orz oszuiwnie brdziej efetywnych rozwiązń onstrucyjnych sych turbin witrowych.. Podził turbin witrowych Turbin obo genertor jest njwżniejszy eleente eletrowni witrowej. Z jej ośrednictwe ozysiwn jest energi echniczn ze strugi owietrz. Jej retry onstrucyjne decydują o włściwościch cłej siłowni, ją osid on oc i rędość obrotową. Od onstrucji oł witrowego zleżą gbryty urządzeni. W orciu o rozwiąznie tego robleu dobierne są olejne eleenty cłego urządzeni, j n. genertor, rzełdni lub jej br orz wysoość sztu lub onstrucji nośnej. Silnii witrowe ożey odzielić n: ozioej osi obrotu HAWT (Horizontl Axis Wind Turbine) jednołtowe dwułtowe z trze łoti silnii wielołtowe

The lbortory tests were erfored of both tye turbines (3 sets). Figure 6 resents results of tests of ower density vs. wind seed of described turbines.

2 48 Zeszyty Probleowe Mszyny Eletryczne Nr 74/6 wyosżone w dyfuzor wyorzystujące efet Mgnus ionowej osi obrotu VAWT (Verticl Axis Wind Turbine) Svonius Turbin Drrieus H-Rotor Turbin świderow 3. Algoryt obliczeniowy turbin witrowych W tej części rcy rzedstwiono lgoryt ozwljący oreślić w rzybliżony sosób otylne retry i wytyczne onstrucyjne dl turbin o osi obrotu ozioej j i ionowej. złdn jest rędość witru, teertur t, ciśnienie owietrz gęstość owietrz t ρ ρ ( t + t) t - teertur dl znnej gęstości owietrz - ciśnienie owietrz dl znnej gęstości owietrz ρ - znn gęstość owietrz rędość witru z turbiną 3 rędość w turbinie ciężr włściwy γ ρ g wysoość turbiny h liczb łot l średnic turbiny D w średnic wewnętrzn turbiny d owierzchni A - turbiny HAWT - Svonius A π A D D w 4 W s owietrz rzeływjącego rzez oło witrowe w ciągu seundy ρ A objętość owietrz w turbinie g V γ teoretyczny wsółczynni wyorzystni witru ξ t h + wsółczynni szybobieżności Z

złdn jest rędość witru, teertur t, ciśnienie owietrz gęstość owietrz t ρ ρ ( t + t) t - teertur dl znnej gęstości owietrz - ciśnienie owietrz dl znnej gęstości owietrz ρ - znn gęstość owietrz rędość

Zeszyty Probleowe Mszyny Eletryczne Nr 74/6 49 i - liczb eleentów, n tóre odzielon jest łot turbiny HAWT długość wycin łoty Dw d l i roień łoty - łotę odzielon jest n i włów i obliczeni rowdzone są

3 Zeszyty Probleowe Mszyny Eletryczne Nr 74/6 49 i - liczb eleentów, n tóre odzielon jest łot turbiny HAWT długość wycin łoty Dw d l i roień łoty - łotę odzielon jest n i włów i obliczeni rowdzone są dl tej liczby eleentów łoty, -ty eleent łoty - HAWT d r + l - Svonius D r w rędość obrotow ońcówi łoty 3 Z n π r rędość obwodow r n u π 3 rędość względn strugi owietrz w ole witrowy w v + u szeroość łoti 4π r v s l w u C [ ( v v )] ( + v C ) sił nośn w Fy C y ρ s sił ooru w Fx C x ρ s C x, C y wsółczynnii siły ooru orz siły nośnej zleżne od rzyjętego rofilu łoty y x sił wywierjąc ncis osiowy u v Fos Fy + Fx w w sił hując Fh sił nędzjąc Fn u w v w Fx Fy sił owodując obrót turbiny Fobw Fn Fh srwność erodyniczn η srwność echniczn η oc turbiny witrowej - HAWT N η η l i Fobw u - Svonius z dwie łoti N η η l Fobw u - Svonius z cztere łoti l N η η Fobw u oent obrotowy turbiny witrowej - HAWT M η η l i Fobw - Svonius z dwie łoti M η η l Fobw r - Svonius z cztere łoti l M η η Fobw r 4. HAWT vs VAWT Poniżej rzedstwiono orównnie turbiny jchtowej JSW 8 z dwo rototyi turbiny o ionowej osi obrotu, nd tóryi rowdzone są bdni w lbortoriu BOBRME Koel. r Rys.. Siły odziływujące n łotę sił erodyniczn F Fy + Fx Rys.. JSW 8

łoti 4π r v s l w u C [ ( v v )] ( + v C ) sił nośn w Fy C y ρ s sił ooru w Fx C x ρ s C x, C y wsółczynnii siły ooru orz siły nośnej zleżne od rzyjętego rofilu łoty y x sił wywierjąc ncis osiowy u v

4 5 Zeszyty Probleowe Mszyny Eletryczne Nr 74/6 Rys.3. JSW 8 bdni Rys.4. Svonius z dwie łoti bdni Rys.5. Svonius z cztere łoti bdni Dl rzedstwionych onstrucji wyonno szereg testów jących n celu orównnie turbin HAWT orz rostych onstrucji VAWT. Ze względu n różnice gbrytowe urządzeń rzedstwione oniżej chrterystyi zostły rzeliczone n owierzchni oł witrowego dl wszystich bdnych rozwiązń. Moc P [W] 3 Rodzje turbin Svonius z cztere loti Svonius z dwie loti Eletrowni jchtow rzy cie zlinowni st Predosc witru v [/s] Rys.6. Chrterysty P f(v) dl owierzchni oł witrowego 5. Zlety orz wdy silniów witrowych onstrucje o ozioej osi obrotu o zlety: osidją wyższą srwność od turbin o ionowej osi obrotu, osidją estetyczny i hronijny wygląd. o wdy: ze względu n wysoą rędość obrotową wygją echnizu, tóry rzy brdzo silny wietrze ogrnicz obroty turbiny, wygją echnizu nrowdzni n witr, w rzydu uieszczeni genertor w gondoli wygją zstosowni ołączeń ślizgowych onstrucje o ionowej osi obrotu o zlety: jednow rc niezleżn od ierunu witru - nie wygją echnizu ustwini n witr, więc uroszczon onstrucj echniczn orz sterownie, ożliwość łtwego ontżu n obietch - nie jest onieczne budownie wysoich sztów, ożliwość ontżu n dchch budynów, słuch, istniejących onstrucjch sztów, it, cich rc - nwet rzy sylnej rędości obrotowej. odorność n silny witr - nie wyg ztrzyni nwet rzy wietrze o rędości 4 /s - sztłt wirni zewni erodyniczne ogrniczenie rędości obrotowej, odorność w wrunch ziowych n orycie szdzią, szrone czy lei śniegie - dzięi niewieliej średnicy i nisiej rędości obrotowej, niewywg wirni z tego owodu nie owoduje dużych niebeziecznych drgń, bezobsługow rc zesołu rądotwórczego br ołączeń ślizgowych ożliw jest onstrucj rzenośn dzięi łtweu ontżowi i deontżowi,

Moc P [W] 3 Rodzje turbin Svonius z cztere loti Svonius z dwie loti Eletrowni jchtow rzy cie zlinowni st. 4 8 6 Predosc witru v [/s] Rys.6. Chrterysty P f(v) dl owierzchni oł witrowego 5.

5 Zeszyty Probleowe Mszyny Eletryczne Nr 74/6 5 stosunowo nisi oszt w orównniu z lsyczny witrie o ozioej osi obrotu, estetyczny wygląd - odczs rcy wrżenie cylicznej ziny sztłtu, dje nowe ożliwości uieszczeni rel czy też wyorzystni jo eleent scenogrfii rjobrzu, o wdy: nis srwność, by wytworzyć tą są ilość energii, co trdycyjne turbiny wygją zncznie więszych gbrytów, ze względu n niewielą rędość obrotową otrzebny jest genertor wolnobieżny lub rzełdni, tórej zstosownie zniejsz dodtowo srwność urządzeni i rzyczyni się do zwięszeni eisji hłsu. 6. Możliwości wyorzystni roducj energii eletrycznej n slę lolną bądź rjową, odświetlnie tblic inforcyjnych i relowych nocą onstrucje VAWT nie wygją wysoich sztów, iejsc, gdzie wieją estrelnie silne witry: górsie chty, ndorsie ensjonty orze i góry to iejsc gdzie witr oże osiągć ogrone rędości. Turbiny o ionowej osi obrotu dosonle srwdzją się w tich wrunch i dzięi ni osiągją o wiele lesze retry niż to iejsce w wrunch norlnych, dchy budynów, wieżowców syulcje outerowe ozują o. 3% zwięszenie rędości witru il etrów nd dche w orównniu do rzeływu bez obecności budynu. Dje to ond dwu-rotny wzrost ocy uzysnej dzięi usdowieniu turbiny w ti iejscu, blony i trsy, doy jednorodzinne, ogrody, ltni orsie zni nwigcyjne, rolnictwo - zsilnie eletryczne szyn i urządzeń gosodrczych, zsilnie o eliorcyjnych, hodowl ryb, zsilnie urządzeń do nowietrzni i reultywcji zbiorniów wodnych, odgrzewnie wody ogrzewnie eletryczne w roducji szlrniowej. 7. Podsuownie W rtyule rzedstwiono il rozwiązń onstrucyjnych łych siłowni witrowych. Porównniu oddno dw tyy turbin, będących rerezenttywnyi dl swojej gruy: turbinę z ozioą osią obrotu (trój-łtową) o średnicy oł witrowego 8, turbinę z ionową osią obrotu (Svonius), Oisno ożliwości wyorzystni tych urządzeń, tże sosób rojetowni turbiny witrowej. Porównno urządzeni o ozioej i ionowej osi obrotu. Trdycyjnie sotyne turbiny z trze łoti dosonle wyorzystują strugę wiejącego witru i są rzez to brdzo efetywne, lecz ją il wd, tóre ogrniczją ich zstosownie. Turbiny VAWT ją nisą srwność orz duże gbryty, lecz odznczją się ilo zleti, tóre w ewnych wrunch srwiją, że stją się one trcyjną lterntywą. Litertur []. W. Jgodzińsi Silnii witrowe ; PWT. Wrszw 959 []. W. Now, A. Stechel Ocen ożliwości wyorzystni energii witru w Polsce n tle rjów euroy i świt ;FRPZ. Szczecin 4 [3]. R.Konieczny Silni witrowy Svonius - rtyuł: Czyst Energi 3/5 [4]. M.Hclen Electricity fro the wind - Bcwoods Hoe Mgzine: 3/4 [5]. P. Cooer, O. Kennedy Develoent nd nlysis of novel verticl xis wind turbine ; Austli 998 [6]. S. Krohn Guided tour on wind energy; [7]. T.Burton, D.Shre, N.Jenins, E.Bosnyi Wind energy hndboo ; [8]. G.L.Johnson Wind energy systes ; [9]. H.Dobesch, G.Kury Bsic Meteorologicl concets nd recoendtions for the exloittion of wind energy in the tosheric boundry lyer; Austri. Autorzy dr inż. Artur Pol BOBRME Koel, 4-9 Sosnowiec, ul. Moniuszi 9; tel. (3) wew.; e-il: lbor@oel.towice.l gr inż. Mrcin Brńsi BOBRME Koel, 4-9 Sosnowiec, ul. Moniuszi 9; tel. (3) wew.; e-il: lbor@oel.towice.l

obrotową otrzebny jest genertor wolnobieżny lub rzełdni, tórej zstosownie zniejsz dodtowo srwność urządzeni i rzyczyni się do zwięszeni eisji hłsu. 6.

Podobne dokumenty

PROJEKTY GOTOWE DŹWIGARÓW DACHOWYCH

PROJEKTY GOTOWE DŹWIGARÓW DACHOWYCH Dwne: Centrlne Biuro Projektowo-Bdwcze Budownictw Wiejskiego 04-026 Wrszw 50, l. Stnów Zjednoczonyc 51 tel. 22-810-83-78; 22-810-64-89; fx; 22-810-58-97; e-il: isprol@isprol.pl ; www.isprol.pl PROJEKTY