Класифікація вітроколіс

Рисунок 4.2. Класифікація вітроколіс: з горизонтальною віссю (а), приведені способи орієнтації при передньому розташуванні вітроколеса; з вертикальною віссю (б); з концентраторами (підсилювачами) вітрового потоку (в); 1 - однолопастний колесо; 2 - дволопатеве; 3 - трилопатеві; 4 - багатолопатеве; 5 - чашковий анемометр; 6 - ротор Савоніуса; 7 - ротор Дар'є; 8 - ротор Масгрува; 9 - ротор Еванса; 10 - підсилювач потоку

1. Вісь обертання вітроколеса паралельна або перпендикулярна повітряному потоку. У першому випадку установка буде горизонтально-осьової, у другому - зазвичай вертикально-осьової.

2. Обертальною силою є сила опору або підйомна сила? Установки, що використовують силу опору (драг-машини), як правило, обертаються з лінійною швидкістю, меншою швидкості вітру, а установки, що використовують підйомну силу (ліфт-машини), мають лінійну швидкість кінців лопатей, суттєво більшу швидкості вітру.

3. Чому одне геометричне заповнення вітроколеса? Для більшості установок воно визначається числом лопастей. ВЕУ з великим геометричним заповненням вітроколеса розвивають значну потужність при відносно слабкому вітрі і максимум потужності досягається при невеликих оборотах колеса. ВЕУ з малим заповненням досягають максимальної потужності при великих оборотах і довше виходять на цей режим. Тому перші установки використовуються, наприклад, в якості водяних насосів і навіть при слабкому вітрі зберігають працездатність, другі - як електрогенераторів, де потрібна висока частота обертання.

4. Для якої мети призначена вітроенергетична установка? Установки для безпосереднього виконання механічної роботи часто називають вітряком чи турбіною, установки для виробництва електроенергії, тобто сукупність турбіни і електрогенератора, називають вітроелектрогене-ратор, аерогенераторами, а також установками з перетворення енергії.

5. Частота обертання вітроколеса постійна або залежить від швидкості вітру. У аерогенераторів, підключених безпосередньо до потужної енергосистеми, частота обертання постійна внаслідок ефекту автосинхронізації, але такі установки менш ефективно використовують енергію вітру, ніж установки зі змінною частоти обертання

6. Вітроколесо з'єднане з електрогенератором безпосередньо (жорстке сполучення) або через проміжний перетворювач енергії, що виконує роль буфера. Наявність буфера зменшує наслідки флуктуації частоти обертання вітроколеса, дозволяє більш ефективно використовувати енергію вітру і потужність електрогенератора. Таким чином, нежорстке з'єднання поряд з інерцією вітроколеса зменшують вплив флуктуації швидкості вітру на вихідні параметри електрогенний. Зменшити цей вплив дозволяє також пружне з'єднання лопатей з віссю вітроколеса, наприклад за допомогою підпружиненних шарнірів.

Класифікація вітроелектрогенераторів на основі вище перерахованих ознак представлена на рис. 4.3, який, не вичерпує всього різноманіття можливих конструкцій вітроустановок. Особливо це стосується найбільш перспективних установок, що використовують спеціальні пристрої для збільшення швидкості набігаючого вітрового потоку.