Větrná turbína s horizontální a vertikální osou: Rozdíl a srovnání

Větrná turbína je umělá technologie, která se používá ke změně energie vytvářené větry na mechanickou nebo elektrickou energii.

Tyto turbíny mají četné využití v závislosti na velikosti lopatek, krátké lopatky lze použít k napájení dopravních signálů, k pohonu lodí atd., zatímco turbíny s delšími lopatkami lze použít pro domácí zásobování, je to také jedna z nejvíce společné obnovitelné zdroje energie.

Key Takeaways

1. Větrné turbíny s horizontální osou (HAWT) mají horizontální hřídel rotoru, zatímco větrné turbíny s vertikální osou (VAWT) mají hřídel rotoru svislou.
2. HAWT jsou účinnější a široce používané, zatímco VAWT mohou zachytit vítr z jakéhokoli směru, aniž by se přeorientovaly.
3. VAWT jsou tišší a mají nižší instalační výšky, takže jsou vhodné pro městské prostředí.

Větrná turbína s horizontální osou vs. Větrná turbína s vertikální osou

Větrné turbíny s horizontální osou (HAWT), nejběžněji používané, mají horizontální osu a mají dvě nebo tři lopatky, které se otáčejí kolem horizontální hřídele. Větrné turbíny s vertikální osou (VAWT) mají vertikální osu a mohou mít dvě nebo více lopatek, které se otáčejí kolem vertikální hřídele.

Horizontální osa Větrná turbína se nachází hlavně v blízkosti městských oblastí a generuje přibližně 100 kW energie pro obytné nebo každodenní účely.

Lopatka těchto větrných turbín je umístěna odpovídajícím způsobem tak, aby se směr větru a poloha lopatek jevily jako rovnoběžné.

Údržba těchto větrných turbín je však velmi náročná, ale lopatky mohou běžet i při středních větrných podmínkách.  

Větrná turbína s vertikální osou není mnoho běžných typů větrných turbín, které se vyskytují, ale přesto je produkce energie pro některé každodenní pracovní účely dostačující.

Lopatky větrné turbíny s vertikální osou jsou umístěny odpovídajícím způsobem tak, aby směr větru a poloha vertikálních lopatek byly navzájem kolmé. Na rozdíl od větrných turbín s horizontální osou je také údržba turbíny snadná. 

Srovnávací tabulka

Parametry srovnání	Větrná turbína s horizontální osou	Vertikální osa větrná turbína
Použitá zkratka	HAWT	VAWT
Otočná osa	Poloha lopatek vůči větru je rovnoběžná	Poloha lopatek vůči větru je kolmá
Posuny rotoru	Horizontální směr	Vertikální směr
Čelo posunu rotoru	Směrem k větru	Jakýmkoli směrem
Údržba	Obtížný	Snadný
Spotřeba energie	Moře	Méně
Účinnost	Moře	Méně
Používá se v místech	Místo s aerodynamickým větrem	Místo s turbulentními větrnými podmínkami
Provozní podmínky	Střední větrné podmínky	Slabé větrné podmínky

Co je to horizontální větrná turbína?

Větrné turbíny s horizontální osou jsou běžné turbíny, které jsou zabudovány na velkých otevřených plochách a ve velmi vysokých bodech. To je způsobeno nepřetržitým přijímacím prouděním větru.

Větrná turbína se skládá z lopatek takovým způsobem, že se zdají být rovnoběžné se směrem větru. A tak se čelo rotoru posune v horizontálním směru.

Hlavní komponenty tvořící větrnou turbínu jsou – brzdy, náboj, lopatky, gondola, systém přenosu energie, řízení stáčení, generátor a věž. Produkce hluku je také velmi nízká. A tyto turbíny mohou být provozovány i za podmínek středního větru.

Konstrukce věže musí být pevná a instalace větrné turbíny s jedinou horizontální osou je velmi nákladná. Důvodem tak obrovských nákladů je také složitost jeho konstrukce, kde jsou motor a převodovka instalovány nahoře.  

Co je to větrná turbína s vertikální osou?

Větrné turbíny s vertikální osou nejsou běžným typem větrných turbín používaných v okolí, ačkoli se nacházejí v městských oblastech a produkují energii, která může být dostačující pro provoz domu.

Větrné turbíny lze vyjádřit zkratkou VAWT a nazývají se také stroje s bočním větrem.

Je tomu tak kvůli přítomnosti lopatek ve směru větru a zdá se, že jsou kolmé, což umožňuje větru proudit z jakéhokoli směru.

Výše uvedená podmínka je největší ohyb ve větrné turbíně, protože nahrazuje aplikaci systému zatáčení ve vertikální turbíně.

Podpůrná konstrukce, dlouhá věž a vertikální lopatky jsou nezbytnými součástmi pro stavbu vertikální turbíny.

Konstrukce věže se velmi snadno staví a má velmi lehký tvar. Náklady na větrnou věž s jedinou vertikální osou jsou levné. A proto vyžaduje velmi nízkou kvalitu údržby.  

Hlavní rozdíly mezi větrnou turbínou s horizontální osou a větrnou turbínou s vertikální osou

1. Zkratka běžně známá pro větrnou turbínu s horizontální osou je „HAWT“, zatímco na druhé straně je zkratka nebo zkratka používaná namísto větrné turbíny s vertikální osou „VAWT“.
2. Rotační osa horizontální turbíny je postavena tak, že směr větru a poloha lopatek se jeví jako rovnoběžné, zatímco na druhé straně je také osa otáčení vertikální turbíny postavena tak, že směr větru a poloha lopatek se zdají být ve směru kolmé. 
3. Směr posouvání rotoru u horizontální turbíny je shodný s jejím názvem, tj. horizontální, zatímco naopak u větrné turbíny s vertikální osou je směr posunu rotoru ve vertikálním směru.
4. U větrné turbíny s horizontální osou je čelo rotoru posouváno ve směru větru, srovnatelně naopak u větrné turbíny s vertikální osou je čelo rotoru posouváno v libovolném směru.
5. Údržba větrné turbíny s horizontální osou je velmi obtížná, zatímco na druhé straně údržba vertikální turbíny je nenáročná.
6. Spotřeba energie větrné turbíny s horizontální osou je vyšší, zatímco srovnatelně, na druhé straně výkonové složení větrné turbíny s vertikální osou je v menší míře.
7. Účinnost větrné turbíny s horizontální osou je mnohem vyšší, zatímco srovnatelně je naopak účinnost větrné turbíny s vertikální osou nižší. 
8. Horizontální turbína se používá hlavně v blízkých místech, kde jsou větrné podmínky poměrně proudnicové, zatímco na druhou stranu vertikální turbína se používá hlavně v blízkých místech s větrnými turbulencemi.
9. Větrná turbína s horizontální osou může být provozována i za podmínek středního větru, srovnatelně naopak vertikální turbína může být provozována i v době podmínek nízkého proudění větru.  

Reference

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

Poslední aktualizace: 22. června 2023