التوربينات الريحية ذات المحور الأفقي مقابل المحور الرأسي: الفرق والمقارنة

توربينات الرياح هي تقنية من صنع الإنسان تُستخدم لتغيير الطاقة التي تولدها الرياح إلى طاقة ميكانيكية أو كهربائية.

هذه التوربينات لها استخدامات عديدة اعتمادًا على حجم الشفرات ، يمكن استخدام الشفرات القصيرة لتشغيل إشارات المرور وتشغيل القوارب وما إلى ذلك ، بينما يمكن استخدام التوربينات ذات الشفرات الأطول للإمداد المحلي ، كما أنها واحدة من أكثرها مصادر الطاقة المتجددة المشتركة.

الوجبات السريعة الرئيسية

1. تحتوي توربينات الرياح ذات المحور الأفقي (HAWTs) على عمود دوار أفقي ، بينما تحتوي توربينات الرياح ذات المحور الرأسي (VAWTs) على عمود دوار رأسي.
2. تعتبر HAWTs أكثر كفاءة وتستخدم على نطاق واسع ، بينما يمكن لـ VAWTs التقاط الرياح من أي اتجاه دون إعادة توجيه نفسها.
3. تعتبر VAWTs أكثر هدوءًا ولها ارتفاعات تركيب أقل، مما يجعلها مناسبة للبيئات الحضرية.

التوربينات الريحية ذات المحور الأفقي مقابل توربينات الرياح ذات المحور الرأسي

توربينات الرياح ذات المحور الأفقي (HAWTs)، الأكثر استخدامًا، لها محور أفقي ولها شفرتان أو ثلاث شفرات تدور حول عمود أفقي. توربينات الرياح ذات المحور الرأسي (VAWTs) لها محور عمودي ويمكن أن تحتوي على شفرتين أو أكثر تدور حول عمود رأسي.

المحور الافقي التوربينات الريحية توجد بشكل أساسي بالقرب من المناطق الحضرية وتولد ما يقرب من 100 كيلو وات من الطاقة للأغراض السكنية أو الاستخدام اليومي.

يتم وضع شفرة توربينات الرياح وفقًا لذلك بحيث يبدو أن اتجاه الريح وموضع الريش متوازيان.

ومع ذلك ، فإن صيانة توربينات الرياح هذه صعبة للغاية ، ولكن يمكن تشغيل الشفرات حتى في ظروف الرياح المتوسطة.  

لا تعد توربينات الرياح ذات المحور الرأسي العديد من الأنواع الشائعة من توربينات الرياح الموجودة ، ولكن على الرغم من ذلك ، فإن إنتاج الطاقة يكفي كثيرًا لبعض أغراض العمل اليومي.

يتم وضع الشفرات الموجودة في توربينات الرياح ذات المحور الرأسي وفقًا لذلك بحيث يكون اتجاه الرياح وموضع الشفرات الرأسية متعامدين مع بعضها البعض. أيضًا ، على عكس توربينات الرياح ذات المحور الأفقي ، فإن صيانة التوربينات سهلة. 

جدول المقارنة

معلمات المقارنة	توربينات الرياح الأفقية المحور	توربينات الرياح ذات المحور الرأسي
يستخدم اختصار	هوت	VAWT
المحور الدوار	موضع الريش تجاه الريح موازٍ	موضع الريش باتجاه الريح عمودي
التحولات الدوارة	الاتجاه الأفقي	الاتجاه الرأسي
وجه تحول الدوار	نحو الريح	في أي اتجاه
الصيانة	صعب	سهل
استهلاك الطاقة	المزيد	أقل
الكفاءة	المزيد	أقل
تستخدم في الأماكن	مكان به حالة رياح انسيابية	مكان به رياح مضطربة
حالة التشغيل	ظروف الرياح المتوسطة	ظروف الرياح المنخفضة

ما هو التوربينات الريحية ذات المحور الأفقي؟

توربينات الرياح ذات المحور الأفقي هي توربينات شائعة مدمجة في مناطق مفتوحة كبيرة وفي نقاط عالية جدًا. هذا بسبب التدفق المستمر للريح.

تتكون توربينات الرياح من ريش بحيث تبدو موازية لاتجاه الريح. وهكذا يتحرك وجه الدوار في الاتجاه الأفقي.

المكونات الرئيسية التي تتكون منها توربينات الرياح هي - الفرامل ، والمحور ، والشفرات ، والكنس ، ونظام نقل الطاقة ، والتحكم في الانعراج ، والمولد ، والبرج. إنتاج الضوضاء منخفض جدًا أيضًا. ويمكن تشغيل هذه التوربينات في ظروف الرياح المتوسطة أيضًا.

يجب أن يكون بناء البرج قويًا ، كما أن تركيب توربينات رياح ذات محور أفقي واحد مكلف للغاية. أيضًا ، السبب وراء هذه التكلفة الباهظة ينطوي على تعقيد تصميمها ، حيث يتم تثبيت المحرك وعلبة التروس في الأعلى.  

ما هو توربينات الرياح ذات المحور الرأسي؟

توربينات الرياح ذات المحور الرأسي ليست النوع الشائع من توربينات الرياح المستخدمة حولها ، على الرغم من أنها توجد في المناطق الحضرية وتنتج طاقة يمكن أن تكون كافية لتشغيل المنزل.

يمكن التعبير عن توربينات الرياح باختصار يسمى VAWT وتسمى أيضًا آلات محور الرياح المتقاطعة.

هذا بسبب وجود الشفرات في اتجاه الريح ، ويبدو أنها متعامدة ، مما يسمح للرياح بالتدفق من أي اتجاه.

الشرط أعلاه هو أكبر انثناء في توربينات الرياح لأنه يحل محل تطبيق نظام الانحراف في التوربينات الرأسية.

الهيكل الداعم والبرج الطويل والشفرات الرأسية كلها مكونات ضرورية لبناء توربين رأسي.

هيكل البرج سهل البناء وخفيف الشكل للغاية. تكلفة برج الرياح ذو المحور الرأسي الواحد رخيصة. وبالتالي ، فهي تنطوي على جودة صيانة قليلة جدًا.  

الاختلافات الرئيسية بين توربينات الرياح ذات المحور الأفقي وتوربينات الرياح ذات المحور الرأسي

1. الاختصار المعروف عمومًا لتوربينات الرياح ذات المحور الأفقي هو "HAWT" بينما من ناحية أخرى ، فإن الاختصار أو الاختصار المستخدم بدلاً من توربينات الرياح ذات المحور الرأسي هو "VAWT".
2. تم بناء المحور الدوار للتوربين الأفقي بطريقة تجعل اتجاه الرياح وموضع الشفرات يبدو وكأنهما متوازيان بينما نسبيًا ، من ناحية أخرى ، فإن المحور الدوار للتوربين العمودي مبني أيضًا بطريقة تجعل يبدو أن اتجاه الرياح وموضع الشفرات متعامدين في الاتجاه. 
3. اتجاه تحولات الجزء المتحرك في التوربين الأفقي هو نفسه اسمها ، أي أفقيًا بينما ، نسبيًا ، من ناحية أخرى ، يكون اتجاه تحولات الجزء المتحرك في توربين الرياح المحور الرأسي في الاتجاه الرأسي.
4. في توربينات الرياح ذات المحور الأفقي ، يتم وضع وجه تحولات الدوار في اتجاه اتجاه الريح بينما يتم وضع وجه تحولات الدوار في أي اتجاه نسبيًا في توربينات الرياح ذات المحور الرأسي.
5. تعتبر صيانة توربينات الرياح ذات المحور الأفقي صعبة للغاية ، بينما من ناحية أخرى ، فإن صيانة التوربينات الرأسية سهلة للغاية.
6. يكون استهلاك الطاقة في توربينات الرياح ذات المحور الأفقي أكثر نسبيًا ، ومن ناحية أخرى ، يكون تكوين طاقة توربينات الرياح ذات المحور الرأسي أقل.
7. تكون كفاءة توربينات الرياح ذات المحور الأفقي أكبر بكثير ، في حين أن كفاءة توربينات الرياح ذات المحور الرأسي ، من ناحية أخرى ، تكون أقل نسبيًا. 
8. يتم استخدام التوربين الأفقي بشكل أساسي في الأماكن المجاورة حيث تكون حالة الرياح مبسطة تمامًا ، بينما من ناحية أخرى ، يتم استخدام التوربين العمودي بشكل أساسي في الأماكن المجاورة التي تعاني من اضطرابات الرياح.
9. يمكن تشغيل توربينات الرياح ذات المحور الأفقي حتى في ظروف الرياح المتوسطة بينما من ناحية أخرى ، يمكن تشغيل التوربين الرأسي أيضًا خلال وقت انخفاض تدفق الرياح.  

مراجع حسابات

1. https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/57615726/IJET_-_Vol._7_4.13_pp._74-80-with-cover-page-v2.pdf?Expires=1639402583&Signature=KZ9ShsMIJf3uWGkUcbH34xSOAEWzUr05~QgiV9eg5xmUb~cUJQzjdb7qrlrP1T2sPcIH~2hlO64xtknf9Yctlp71UcH9cMp~wqLEigkTIB1CECgbil2gvf75Gbat1iMmgaHhAk6t8h0ZQxPZdc1GFAe-1xSYL6i316ojahwpynEqENMeMTbGA38sWVM4GE-11JQtC5qzifXPqoadXFasCcHJOdGQYavImPG1wJ4~sXOs3TT-sUy2f9shlRYe0ETZZ4Z8VYvj9wWJdFBCfhjuXpRQTPW4AuxQiW5oYwoAZwjWrhjohgzWnGXTYknvEfy3BRCRfQD4qSlB-1Uiue1Qqg__&Key-Pair-Id=APKAJLOHF5GGSLRBV4ZA
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960148109003048
3. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-3182/5/3/035005/meta
4. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090447910000134

آخر تحديث: 22 يونيو 2023