Kas ir vertikālās ass vēja turbīna?

Kad lielākā daļa cilvēku dzird frāzi “vēja turbīna”, viņi vizualizē horizontālās ass vēja turbīnu (HAWT). HAWT ļoti līdzinās lidmašīnas propelleram. Iemesls, kāpēc cilvēki cieši saista HAWT ar vēja turbīnas koncepciju, ir vienkārši tāpēc, ka vertikālās ass vēja turbīna nav tik izplatīta kā tās horizontālā līdziniece. Faktiski VAWT parasti neizmanto komerciāliem nolūkiem, un tie reti ir savienoti ar elektrotīkliem.

Protams, neskatoties uz izskata atšķirībām un atšķirīgajiem darbības režīmiem, gan VAWT, gan HAWT ražo elektroenerģiju, pārvēršot vēja enerģiju griezes momentā, izmantojot rotējošu vārpstu. Tas ir, vējš griež vēja turbīnas lāpstiņas ap turbīnas rotoru. Šis rotors savukārt ir savienots ar turbīnas galveno vārpstu, un šī galvenā vārpsta darbina ģeneratoru, kas ģenerē elektrību.

Vertikālās ass vēja turbīnas konstrukcijai ir dažas priekšrocības. Turbīnas ģeneratoru un pārnesumkārbu var novietot tuvu zemes līmenim, atvieglojot apkopi un samazinot sākotnējās būvniecības izmaksas. Viņiem arī nav jāsastopas ar vēju kā HAWT, kas palielina to spēju izmantot vēja spēku un tādējādi uzlabo to vispārējo uzticamību. Ražotāji arī apgalvo, ka VAWT ir mazāk trokšņains nekā tā HAWT līdzinieks.

Tomēr galvenais trūkums, kas saistīts ar vertikālās ass vēja turbīnu, ir tās efektivitātes samazināšanās, jo vēja ātrums ir mazāks tuvu zemei. Šāda veida turbīnas parasti nespēj saražot tik daudz elektroenerģijas kā HAWT konstrukcija. VAWT arī paši neieslēdzas, kas traucē savienojamību ar elektrotīklu. Šo iemeslu dēļ vertikālās ass vēja turbīna bieži tiek izvēlēta uzstādīšanai, ja izmaksas vai uzticamība ir vissvarīgākā. Ja kopējā jauda un efektivitāte ir vissvarīgākie apsvērumi, parasti tiek izmantota horizontālās ass vēja turbīna.

Tiek veikti pētījumi par VAWT, lai palielinātu to enerģijas atdevi un samazinātu mehānisko un aerodinamisko troksni. Inženieri cer uzlabot šāda veida vēja turbīnas, lai tās galu galā varētu plaši izmantot pilsētu ainavās, kur vēja parku iekārtām ir ierobežota vieta.

No daudzajiem vertikālās ass vēja turbīnu konstrukcijas veidiem divi visbiežāk konstruētie ir Savonious un Darrieus turbīnas. Somu inženieris vārdā Sigurds J. Savoniuss izgudroja vienkāršu vilkšanas tipa turbīnu 1922. gadā, bet franču inženieris Žoržs Žans Marī Darjē izgudroja savu praktiskāku paceļamā tipa turbīnu 1927. gadā. Citi vertikālās ass vēja turbīnu konstrukcijas veidi ietver turbīnu, klusā revolūcija., aerotektūra, žiromills un cikloturbīns.

Detalizēti aprēķini par vertikālās ass vēja turbīnas rotora aerodinamiku ir pieejami tiešsaistē.