In cei 10 ani de experienta am descoperit ca unii utilizatori de turbine eoliene cu ax vertical, se opun constant tehnologiilor care utilizeza turbine eoliene cu ax orizontal, care sunt cel mai utilizate în mod normal. De asemenea ei fac o varietate de afirmatii ca in procesul de generare a energiei, se produce foarte mult zgomot, afecteaza pasările, iar alții în imaginatia lor fac din turbinele cu ax vertical o tehnologie superioară.
Deci in esenta intrebarea este, de ce turbinele eoliene cu ax vertical (VAWT) în diferitele lor forme, sunt utilizate mai putin decat clasicele turbine cu ax orizontal (HAWT) ?
Răspunsul scurt:
Turbinele eoliene cu ax vertical aduc unele avantaje tehnice in detrimentul altora, și din pacate nu o fac in mod favorabil. Ele au nevoie de obicei de o arie de captarea vantului de două ori mai mare decat tubinele orizontale și de patru ori mai multe materiale pentru a genera aceeași cantitate de energie electrică comparativ cu turbinele eoliene orizontale. În acest moment, nimeni nu a fost în măsură sa incline balanta definitiv în favoarea lor, cu excepția unor situatii cu totul si cu totul izolate. Vorbind sincer, ele sunt rezolvarea unor probleme care nu exista de fapt :)
Răspunsul lung:
Merită sa începem cu câteva exemple ale diferitelor forme de turbine eoliene cu ax vertical si iată doua modele de turbine eoliene verticale cu lame aerodinamice:
Există generatoare eoliene mai puțin eficiente și mai putin silentioase, create in special pe baza unor principii foarte vechi, cum ar fi proiectarea turbinelor Savonius (numite dupa un inginer finlandez care a creat o variantă în anul 1922), din care avem un exemplu prezentat mai jos.
Turbinele eoliene cu ax vertical (cele simple) -au o istorie lungă, iar o versiune primitiva a fost folosita ca prima turbină eoliană pentru generarea a energiei electrice, construita de profesorul James Blyth din Scoția pentru a alimenta casa sa de vacanță din 1887.
si aici, pentru a avea o comparație, avem un exemplu de turbine eoliene off-shore cu ax orizontal (HAWT), extrem de rafinate, cu trei pale:
Caracteristica lor principala sunt cele trei lame aerodinamice care se rotesc în jurul unei axe orizontale.
Sustinatorii Turbinelor Eoliene Verticale (VAWT) exagereaza avantajele:
1) Fermele eoliene de putere mare pentru injectie in retea, sunt înființate în zonele în care vitezele vântului este relativ stabila, astfel încât spunad ca ele pot sa prindă vântul din orice direcție nu este neaparat un avantaj.
Am intalnit in numeroase cazuri ca susținătorii și inventatorii susțin că turbinele VAWT prind vântul din orice unghi, ceea ce le face mai eficiente decât turbinele HAWT. Prinderea vântului din orice direcție este doar un avantaj în situații punctuale de mici dimensiuni, cum ar fi mediul urban sau pe acoperișuri. Turbinele eoliene cu ax orizontal (HAWT) sunt realizate în zonele cu viteze ale vanturilor echilibrate, iar lamele sunt cu mult peste turbulentele de la nivelul solului, care de obicei sunt turbulențe variabile. Avantajul VAWT este atins doar în situatii complet particulare.
2) Pentru turbinele VAWT, palele sunt rareori la un unghi optim de vânt, astfel încât acestea nu pot fi la fel de eficiente ca o turbina HAWT cu trei pale și nu va genera mai multă energie electrică.
Susținătorii și inventatorii susțin că turbinele VAWT pot genera mai multă energie electrică decât turbinele HAWT. In punctul 1 de mai sus am demonstrat ca problema e relativa, dar ce altceva vine în joc? Generarea de energie este un factor al suprafeței aerodinamice ale palelor expuse la vânt. Pentru a obtine maximum de energie la turbinele HAWTS palele acestora sunt foarte aerodinamice (unele cu pas variabil, iar suprafața lor de-a lungul lungimii lor, este proiectata pentru a ține cont de viteze diferite a vantului). Standardul de trei pale permite aerului sa se deplaseze in direcția vântului, înainte de lama următoare sa treaca prin acelasi punct, lasand in spate curentii turbionari generati de rotire.
Schema de mai jos oferă o perspectivă cu privire la modul in care palele HAWT operează în aer:
Turbinele VAWT pe de altă parte, au dificultăți extreme in realizarea aceleiași balanțe de suprafață, aerodinamica pentru a realiza cel mai bun flux in aer. In cea mai mare parte a timpului palele nu ofera zona optimă a suprafeței de vânt din sens opus, ci mai degrabă o zona sub-optimă a suprafeței. Numai pala din față ataca corect aerul atunci când lamele se rotesc. De obicei se obtine un aer foarte turbulent cu randament mult mai mic de aerodinamica.
Acest grafic ilustrează în mod clar zonele de turbulență la partea din spate a turbinei.
Sansele ca o turbine VAWT de suprafață echivalenta , sa genereze mai multă energie ca o turbina HAWT cu trei pale sunt practic zero, iar ei de obicei, vor folosi patru ori mai mult material pentru a genera jumătate din energia electrică.
3) Turbinele HAWT nu se defecteaza aproape niciodata din cauza stresului lateral, iar turbinele VAWT genereaza de obicei o uzura foarte asimetrica pe rulmenți lor.
Susținătorii și inventatorii susțin că turbinele VAWT produc mai puțin stres pe pilon. În prezent, turbinele VAWT nu generează suficientă electricitate pe care putem sa o evaluam si sa sustinem ca sunt mai perfomante dect turbinele HAWT. In schimb costurile induse de turbinele VAWT cu levitatie magnetica a lagarelor, sunt la nivel foarte ridicat.
4) Turbinele HAWT sunt mult mai sislentioase decat versiunile vechi, iar turbinele eoliene moderne genereaza de 10 ori mai puțin zgomot decât cele mai vechi turbine eoliene aflate in uz.
Susținătorii și inventatorii susțin că turbinele VAWT sunt mai silențioase. Aceasta este un lucru inca nedovedit.Caracteristicile de zgomot sunt nedefinite încă. O turbina eoliana de 4,5 MW este doar cu 1 dB sau 2 dB mai zgomotoasa decât o turbină de 1,5 MW , si este mult mai silentioasa decât o turbina veche de 600 kW. Turbinele VAWT nu s-au dovedit a fi mai silentioase și se află în concurență cu tehnologia care este deja foarte evoluata.
5) Pentru a genera aceeași energie electrică, turbinele VAWT ar trebui să fie la fel de înalt ca turbinele HAWTs, astfel încât impactul vizual va fi practic identic.
Susținătorii și inventatorii susțin că turbinele VAWT au un impact vizual mai mic. Acest lucru este valabil numai pentru generatoarele eoliene mai mici, situate mai aproape de sol, care ar fi valabil și pentru turbinel HAWT mai mici, de asemenea. Acest lucru este un punct foarte subiectiv.
Există un model de turbina cu ax vertical (VAWT) care a revendicat un anumit avantaj prin faptul că se auto-stabilizeza la 27 de metri pe secundă, permițând ca acest model să fie utilizat pentru generarea de energie electrica în zone cu frecvente vânturi foarte puternice. Desigur, turbinele HAWT de mare putere au sisteme de control care frânează automat și opresc palele in aceste conditii, fără nici un fel de problemă, dar turbinele HAWT mici, nu au aceste sisteme de control. Este o nișă, care merită luat în considerare.
