Vjetroturbina s vodoravnom i okomitom osi: razlika i usporedba

Vjetroturbina je umjetna tehnologija koja se koristi za promjenu energije koju stvaraju vjetrovi u mehaničku ili električnu energiju.

Ove turbine imaju brojne namjene, ovisno o veličini lopatica, kratke lopatice mogu se koristiti za napajanje prometnih signala, za pokretanje čamaca, itd., dok se turbine s dužim lopaticama mogu koristiti za opskrbu kućanstva, također, jedna je od najvećih zajednički obnovljivi izvori energije.

Ključni za poneti

1. Vjetroturbine s horizontalnom osi (HAWT) imaju horizontalnu osovinu rotora, dok vjetroturbine s vertikalnom osom (VAWT) imaju vertikalnu osovinu rotora.
2. HAWT su učinkovitiji i široko korišteni, dok VAWT mogu uhvatiti vjetar iz bilo kojeg smjera bez preorijentacije.
3. VAWT su tiši i imaju manju visinu ugradnje, što ih čini prikladnim za urbana okruženja.

Vjetroturbina s vodoravnom osom naspram vjetroturbine s okomitom osi

Vjetroturbine s vodoravnom osi (HAWT), koje se najčešće koriste, imaju vodoravnu os i dvije ili tri lopatice koje se okreću oko vodoravne osovine. Vjetroturbine s okomitom osi (VAWT) imaju okomitu os i mogu imati dvije ili više lopatica koje se okreću oko okomite osovine.

Vodoravna os Vjetroturbina uglavnom se nalazi u blizini urbanih područja i proizvodi približno 100kW energije za stambene ili svakodnevne potrebe.

Lopatica ovih vjetroturbina postavljena je u skladu s tim tako da se čini da su smjer vjetra i položaj lopatica paralelni.

Međutim, održavanje ovih vjetroturbina je vrlo teško, ali lopatice mogu raditi čak iu uvjetima srednjeg vjetra.  

Vjetroturbina s okomitom osi nije mnogo uobičajenih vrsta vjetroturbina koje se mogu naći, ali unatoč tome, proizvodnja energije je dosta dovoljna za neke svakodnevne radne potrebe.

Lopatice u vjetroturbini s okomitom osi postavljene su na odgovarajući način tako da su smjer vjetra i položaj okomitih lopatica međusobno okomiti. Također, za razliku od vjetroturbina s horizontalnom osovinom, održavanje turbine je jednostavno. 

Tabela za usporedbu

Parametri usporedbe	Vjetroturbina s vodoravnom osi	Vjetroturbina vertikalne osi
Korišteni akronim	HAWT	VAWT
Rotirajuća os	Položaj lopatica prema vjetru je paralelan	Položaj lopatica prema vjetru je okomit
Pomaci rotora	Vodoravni smjer	Okomiti smjer
Lice pomaka rotora	Prema vjetru	U bilo kojem smjeru
održavanje	težak	Lako
Potrošnja energije	more	Manje
Učinkovitost	more	Manje
Korišteno na mjestima	Mjesto s umjerenim uvjetima vjetra	Mjesto s turbulentnim uvjetima vjetra
Uvjeti rada	Uvjeti srednjeg vjetra	Uvjeti slabog vjetra

Što je vjetroturbina s horizontalnom osi?

Vjetroturbine s vodoravnom osi uobičajene su turbine koje se ugrađuju na velikim otvorenim površinama i na vrlo visokim točkama. To je zbog kontinuiranog prijamnog protoka vjetra.

Vjetroturbina se sastoji od lopatica na takav način da se čini da su paralelne sa smjerom vjetra. I tako se lice rotora pomiče u vodoravnom smjeru.

Glavne komponente koje čine vjetroturbinu su – kočnice, glavčina, lopatice, gondola, sustav prijenosa snage, kontrola skretanja, generator i toranj. Proizvodnja buke je također vrlo niska. Ove turbine također mogu raditi u uvjetima srednjeg vjetra.

Konstrukcija tornja mora biti jaka, a postavljanje vjetroturbine s jednom vodoravnom osi vrlo je skupo. Također, razlog tako velikih troškova uključuje složenost njegovog dizajna, gdje su motor i mjenjač ugrađeni na vrhu.  

Što je vjetroturbina s vertikalnom osi?

Vjetroturbine s okomitom osi nisu uobičajena vrsta vjetroturbina koje se koriste, iako se nalaze u urbanim područjima i proizvode energiju koja može biti dostatna za rad kuće.

Vjetroturbine se mogu izraziti skraćenicom VAWT, a nazivaju se i strojevi s bočnom osi vjetra.

To je tako zbog prisutnosti lopatica u smjeru vjetra, a čini se da su okomite, što omogućuje strujanje vjetra iz bilo kojeg smjera.

Gornji uvjet je najveća fleksibilnost u vjetroturbini jer zamjenjuje primjenu sustava zakretanja u vertikalnoj turbini.

Potporna struktura, dugački toranj i okomite lopatice sve su to potrebne komponente za izgradnju okomite turbine.

Struktura tornja vrlo je laka za izgradnju i vrlo je laganog oblika. Cijena vjetrobranskog tornja s jednom vertikalnom osi je niska. Stoga, to uključuje vrlo malo kvalitete održavanja.  

Glavne razlike između vjetroturbina s vodoravnom osom i vjetroturbine s okomitom osom

1. Akronim koji je općenito poznat za vjetroturbinu s horizontalnom osi je 'HAWT', dok je usporedno, s druge strane, akronim ili kratica koja se koristi umjesto vjetroturbine s okomitom osi 'VAWT'.
2. Rotaciona os horizontalne turbine izgrađena je tako da smjer vjetra i položaj lopatica izgledaju paralelno, dok je usporedno, s druge strane, rotaciona os vertikalne turbine također građena tako da smjer vjetra i položaj lopatica izgledaju okomito. 
3. Smjer pomaka rotora u horizontalnoj turbini isti je kao i njezin naziv, tj. horizontalan dok je usporedno, s druge strane, smjer pomaka rotora u vertikalnoj osi vjetroturbine u vertikalnom smjeru.
4. U vjetroturbini s horizontalnom osi, lice rotora se pomiče prema smjeru vjetra, dok je usporedno, s druge strane, u vjetroturbini s vertikalnom osom, lice rotora pomaknuto u bilo kojem smjeru.
5. Održavanje vjetroturbine horizontalne osi je vrlo teško, dok je relativno, s druge strane, održavanje vertikalne turbine jednostavno.
6. Potrošnja energije vjetroturbine s vodoravnom osi je veća, dok je usporedno, s druge strane, sastav snage vjetroturbine s okomitom osi u manjoj mjeri.
7. Učinkovitost vjetroturbine horizontalne osi je mnogo veća, dok je usporedno, s druge strane, učinkovitost vjetroturbine vertikalne osi manja. 
8. Horizontalna turbina se uglavnom koristi u obližnjim mjestima gdje su uvjeti vjetra prilično racionalni, dok se usporedno, s druge strane, vertikalna turbina uglavnom koristi u obližnjim mjestima s turbulencijama vjetra.
9. Vjetroturbina s horizontalnom osi može raditi čak iu uvjetima srednjeg vjetra, dok usporedno, s druge strane, turbina s okomitom osi može raditi iu uvjetima slabog protoka vjetra.  

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

Zadnje ažuriranje: 22. lipnja 2023