Eine Windkraftanlage ist eine künstliche Technologie, mit der die vom Wind erzeugte Energie in mechanische oder elektrische Energie umgewandelt wird.
Diese Turbinen haben je nach Größe der Rotorblätter zahlreiche Einsatzmöglichkeiten. Die kurzen Rotorblätter können für den Antrieb von Verkehrssignalen, zum Antrieb von Booten usw. verwendet werden, während die Turbinen mit längeren Rotorblättern auch für die Hausversorgung verwendet werden können. Außerdem handelt es sich um eine der häufigsten Turbinen Gemeinsame erneuerbare Energiequellen.
Key Take Away
- Windkraftanlagen mit horizontaler Achse (HAWTs) haben eine horizontale Rotorwelle, während Windkraftanlagen mit vertikaler Achse (VAWTs) eine vertikale Rotorwelle haben.
- HAWTs sind effizienter und weit verbreitet, während VAWTs Wind aus jeder Richtung erfassen können, ohne sich neu auszurichten.
- VAWTs sind leiser und haben eine geringere Einbauhöhe, wodurch sie für städtische Umgebungen geeignet sind.
Windkraftanlage mit horizontaler Achse vs. Windkraftanlage mit vertikaler Achse
Die am häufigsten verwendeten Windkraftanlagen mit horizontaler Achse (HAWT) haben eine horizontale Achse und zwei oder drei Rotorblätter, die sich um eine horizontale Welle drehen. Vertikalachsen-Windkraftanlagen (VAWTs) haben eine vertikale Achse und können zwei oder mehr Rotorblätter haben, die sich um eine vertikale Welle drehen.
Horizontale Windturbinen findet man vorwiegend in der Nähe von Stadtgebieten und sie erzeugen etwa 100 kW Energie für den privaten oder alltäglichen Gebrauch.
Die Rotorblätter dieser Windkraftanlagen sind entsprechend platziert, sodass die Windrichtung und die Position der Rotorblätter parallel zu sein scheinen.
Allerdings ist die Wartung dieser Windkraftanlagen sehr schwierig, die Rotorblätter können jedoch auch bei mittleren Windverhältnissen laufen.
Windturbinen mit vertikaler Achse sind nicht viele verbreitete Arten von Windturbinen, aber trotzdem reicht die Energieproduktion für einige tägliche Arbeitszwecke völlig aus.
Die Rotorblätter der Vertikalachsen-Windkraftanlage sind entsprechend so platziert, dass die Windrichtung und die Position der vertikalen Rotorblätter senkrecht zueinander stehen. Außerdem ist die Wartung der Turbine im Gegensatz zu Windkraftanlagen mit horizontaler Achse einfach.
Vergleichstabelle
| Vergleichsparameter | Horizontalachsen-Windkraftanlage | Vertikalachsen-Windkraftanlage |
|---|---|---|
| Akronym verwendet | HAWT | VAWT |
| Drehachse | Die Stellung der Blätter zum Wind ist parallel | Die Stellung der Blätter zum Wind ist senkrecht |
| Rotorverschiebungen | Horizontale Richtung | Vertikale Richtung |
| Das Gesicht der Rotorverschiebung | Gegen den Wind | In irgendeine Richtung |
| Wartung | Schwierig | Einfach |
| Energieverbrauch | Mehr | Weniger |
| Wirkungsgrad | Mehr | Weniger |
| An Orten verwendet | Ein Platz mit stromlinienförmigen Windverhältnissen | Ein Ort mit turbulenten Windverhältnissen |
| Betriebszustand | Mittlere Windverhältnisse | Niedrige Windbedingungen |
Was ist eine Windkraftanlage mit horizontaler Achse?
Windkraftanlagen mit horizontaler Achse sind übliche Turbinen, die auf großen offenen Flächen und an sehr hohen Stellen eingebaut werden. Dies ist auf die kontinuierliche Anströmung des Windes zurückzuführen.
Die Rotorblätter der Windkraftanlage sind so aufgebaut, dass sie scheinbar parallel zur Windrichtung verlaufen. Dadurch verschiebt sich die Rotorfläche in horizontaler Richtung.
Die Hauptkomponenten der Windkraftanlage sind – Bremsen, Nabe, Blätter, Gondel, Kraftübertragungssystem, Giersteuerung, Generator und Turm. Auch die Geräuschentwicklung ist sehr gering. Und diese Turbinen können auch bei mittleren Windverhältnissen betrieben werden.
Die Konstruktion des Turms muss stabil sein, und die Installation einer Windkraftanlage mit nur einer horizontalen Achse ist sehr kostspielig. Der Grund für die enormen Kosten liegt auch in der Komplexität des Designs, bei dem der Motor und das Getriebe oben angebracht sind.
Was ist eine Windkraftanlage mit vertikaler Achse?
Windkraftanlagen mit vertikaler Achse sind nicht die übliche Art von Windkraftanlagen, obwohl sie in städtischen Gebieten zu finden sind und Energie erzeugen, die für den Betrieb eines Hauses völlig ausreichend sein kann.
Die Windkraftanlagen lassen sich in der Abkürzung VAWT ausdrücken und werden auch Seitenwind-Achsenmaschinen genannt.
Dies liegt daran, dass die Rotorblätter in Windrichtung ausgerichtet sind und scheinbar senkrecht stehen, sodass der Wind aus jeder Richtung strömen kann.
Die obige Bedingung ist der größte Flex in der Windturbine, da sie die Anwendung des Giersystems in der vertikalen Turbine ersetzt.
Die Stützstruktur, der lange Turm und die vertikalen Blätter sind alle die notwendigen Komponenten, um eine vertikale Turbine zu bauen.
Die Struktur des Turms ist sehr einfach zu bauen und sehr leicht. Die Kosten für einen Windturm mit einer einzelnen vertikalen Achse sind günstig. Daher ist die Wartungsqualität sehr gering.
Hauptunterschiede zwischen Windkraftanlagen mit horizontaler Achse und Windkraftanlagen mit vertikaler Achse
- Das für Horizontal Axis Wind Turbine allgemein bekannte Akronym lautet „HAWT“, während vergleichsweise das Akronym oder die Abkürzung, die anstelle von Vertical Axis Wind Turbine verwendet wird, „VAWT“ lautet.
- Die Rotationsachse der horizontalen Turbine ist so gebaut, dass die Windrichtung und die Position der Blätter parallel erscheinen, während vergleichsweise die Rotationsachse der vertikalen Turbine auch so gebaut ist, dass die Windrichtung und die Position der Blätter scheinen in Richtung senkrecht zu sein.
- Die Richtung der Rotorverschiebungen in der horizontalen Windturbine entspricht ihrem Namen, dh horizontal, wohingegen die Richtung der Rotorverschiebungen in der Windturbine mit vertikaler Achse in vertikaler Richtung verläuft.
- Bei der Windkraftanlage mit horizontaler Achse ist die Rotorfläche in Richtung des Windes ausgerichtet, während bei der Windkraftanlage mit vertikaler Achse die Rotorfläche in jede beliebige Richtung verschoben ist.
- Die Wartung der Windturbine mit horizontaler Achse ist sehr schwierig, während die Wartung der Vertikalturbine vergleichsweise mühelos ist.
- Der Stromverbrauch einer Windkraftanlage mit horizontaler Achse ist höher, während die Leistungszusammensetzung der Windkraftanlage mit vertikaler Achse vergleichsweise geringer ist.
- Der Wirkungsgrad der Windkraftanlage mit horizontaler Achse ist viel höher, während der Wirkungsgrad der Windkraftanlage mit vertikaler Achse vergleichsweise geringer ist.
- Die horizontale Turbine wird hauptsächlich an nahe gelegenen Orten eingesetzt, an denen die Windverhältnisse recht stromlinienförmig sind, während die vertikale Turbine vergleichsweise hauptsächlich an nahegelegenen Orten mit Windturbulenzen eingesetzt wird.
- Die Windkraftanlage mit horizontaler Achse kann sogar bei mittleren Windverhältnissen betrieben werden, während vergleichsweise andererseits die vertikale Windkraftanlage auch während der Zeit geringer Windströmungsbedingungen betrieben werden kann.
Literaturhinweise
- 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
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960148109003048
- https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-3182/5/3/035005/meta
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090447910000134
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