budowa turbiny wiatrowej domowym sposobem - Strona 2

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Strona główna Energia wiatrowa budowa turbiny wiatrowej domowym sposobem

 

ROZWIĄZANIA - Uzasadnienie przyjętych rozwiązań

1. Ustawienie wirnika przed masztem przyjęto dla uniknięcia drgań skrzydeł, które mogą być wzbudzane przy każdym obrocie wskutek przejścia skrzydła przez "cień" aerodynamiczny masztu, jeśli koło wiatrowe jest za nim. Umieszczenie wirnika przed masztem umożliwia także zastosowanie zabezpieczenia przeciwburzowego za pomocą steru bocznego.

2. Dwunastoskrzydłowy wirnik zastosowano ze względu na pracę wirnika przy małej prędkości wiatru (od 2 m/s) oraz dla uniknięcia niepożądanych drgań i naprężeń.

3. Stałe zamocowanie skrzydeł w piaście przyjęto jako bardziej niezawodne, łatwiejsze i tańsze w wykonaniu od skrzydeł zamocowanych obrotowo.

4. Ustawienie na wiatr (orientacja) za pomocą steru głównego w postaci płata na wysięgniku zastosowano w konsekwencji umieszczenia wirnika przed wieżą oraz przyjętego systemu zabezpieczenia przeciw burzowego. Dla długości steru ok. 4 m możliwe jest zastosowanie wysięgnika w postaci rury grubościennej 11". Taka konstrukcja jest tania i prosta.

5. Zabezpieczenie przeciw burzowe za pomocą steru bocznego, odwracającego wirnik bokiem do wiatru po przekroczeniu określonej prędkości wiatru (ok. 10 m/s). Konstrukcja prosta i tania, jak również niezawodna w działaniu.

6. Przekładnia zębata zamknięta w skrzyni olejowej, z kołami zębatymi o zębach krzywoliniowych powodujących cichobieżność pracy przekładni.

7. Funkcję głowicy obrotowej umieszczonej na wierzchołku wieży spełnia część mostu tylnego samochodu ciężarowego "Lublin". Obrót głowicy powodowany jest przez mechanizm orientacji.

8. Prądnica prądu stałego, możliwie wolnoobrotowa, dla zmniejszenia niezbędnego przełożenia.

9. Maszt może być wykonany w kilku wariantach, zależnie od potrzebnej wysokości oraz posiadanych materiałów, np. jako maszt stalowy lub drewniany z odciągami, względnie jako wieża piramidalna, wolno stojąca.

10. Urządzenie zatrzymujące - ręcznie za pomocą cięgna, powodujące ustawienie steru głównego równolegle do steru bocznego i tym samym ustawiające wirnik bokiem do wiatru.

OBLICZENIE MOCY

Moc i zasadnicze wymiary wiatraka określa się dla prędkości nominalnej, którą przyjmuje się w zakresie od 1,6 do 2 vśr, gdzie vśr jest średnią roczną prędkością wiatru w danej okolicy. Dla Hrubieszowa prędkość ta na wysokości 30 m nad powierzchnią ziemi; zgodnie z Atlasem Klimatycznym Polski wynosi 4 m/s.

Średnią roczną prędkość na innych wysokościach określa zależność:

 

vEśr - prędkość wiatru na wysokości 8m w miejscu lokalizacji elektrowni

E - współczynnik odpowiadający wysokości 8m i uprawom rolniczym niskim E = 0,97

K - współczynnik odpowiadający wysokości pomiarowej 30m i uprawom rolniczym niskim K = 1,25

vk - prędkość wiatru na wysokości 30m

Po podstawieniu prędkość średnia wiatru wyniesie

  

Elektrownia wiatrowa została zlokalizowana na szczycie niewielkiego wzniesienia w okolicach Hrubieszowa zwanego Tatarską Górą znanego z silnych i porywistych wiatrów.

Wzrost prędkości wiatru na szczycie wzgórza może osiągnąć 100 %. Przyjmując wzrost prędkości wiatru o 45%, otrzymuje się średnią roczną prędkość vśr=4,5 m/s, natomiast jako prędkość nominalną przyjmuje się wartość vn=9 m/s.

Moc nominalna wiatraka wyniesie:

Po uwzględnieniu sprawności przekładni mechanicznej hm=0,85 i sprawności prądnicy hpr=0,9 otrzymuje się zależność na moc użyteczną prądnicy:

 

Po wstawieniu powyższych wartości wyniesie ona

 

Wynika z tego, że nominalna moc pozyskana przy maksymalnej prędkości wiatru wyniesie około 1kW.

 

(Żródło: ISE.PL Michał Miścior)