Розробка лопаті вітроенергетичної установки для районів з низькою швидкістю вітру

Abstract

Розширення можливостей альтернативної енергетики може призвести до значного зменшення використання традиційних джерел енергії, а також забруднення навколишнього середовища. На сьогоднішній день альтернативна енергетика у різних країнах набирає темпи розвитку досить не стабільно. Це пов’язано з можливістю використання тих чи інших альтернативних джерел, відсутністю окремих їх видів, затрат на виробництво установок, їх монтаж та пусконалагоджувальні роботи. Однак, значного поширення набуває вітрова енергетика. Особливо це стосується районів, де швидкість вітру досить часто здатна розкручувати вітроколесо до обертів, за яких генератор буде виробляти електричну енергію. Проте, вітроенергетика не є виключенням і для районів з малою швидкістю вітрів. Використання мінімального зусилля, здатного привести в рух вітроколесо, уже є успіхом. У таких районах для забезпечення достатніх для генерування електричної енергії обертів вітроустановки встановлюють редуктори або інші пристрої, здатні збільшити частоту обертання валу на виході з редуктора, порівнюючи з частотою обертання на вході. Проте, ускладнення конструкції установки призводить до збільшення її маси та збільшення витрат на виробництво окремих частин, їх монтаж та обслуговування. Тому, пошук оптимальної форми лопаті, здатної забезпечити покращений старт вітроустановки та підтримувати оберти на більш високому рівні, порівнюючи з базовою формою лопаті, є актуальним завданням. В роботі представлено нову форму лопаті вітроустановки з вертикальною віссю обертання для районів з малою швидкістю вітрів. Розроблена лопать має незмінні габаритні розміри, порівнюючи з базовим варіантом, проте, за рахунок зміни форми безпосередньо на бічній частині є можливість поглинання енергії одразу у двох напрямках та концентрації її у так званому «кармані», чого не було у базового варіанту. За такого компонування кількість обертів установки складає на 17 % більший показник, ніж у лопаті, виконаної у базовому варіанті. Зростає показник розгону установки, що підтверджує ефективність її на старті. Дослідження, проведенні за допомогою мінімоделі вітроустановки з трьома формами лопатей та вентилятора, забезпечили однакові умови випробувань та отримання не лише теоретичних даних, а і практичних.