Wirniki trójpłatowe są najczęściej spotykanym rozwiązaniem zarówno w siłowniach dużej, średniej jak i małej mocy. Wirniki turbin SWIND produkowane są z materiałów kompozytowych powszechnie stosowanych w lotnictwie. Kompozyty zapewniają bardzo dobre parametry wytrzymałościowe i są zarazem bardzo lekkie, co ma szczególne znaczenie w przypadku turbin wiatrowych. Dzięki zastosowaniu odpowiednich profili ograniczono emisję hałasu.
Fot. Siłownia domowa SWIND.
Siłownie wiatrowe produkowane przez firmę SWIND posiadają moce użytkowe od 1-6 kW i znajdują głównie zastosowanie:
– w wytwarzaniu energii elektrycznej na własne potrzeby,
– grzaniu ciepłej wody użytkowej,
– wspomaganiu układu centralnego ogrzewania,
– ogrzewaniu pomieszczeń.
Mikrosiłownia SUPERWIND 350 dodatkowo może być montowana na większych łodziach lub żaglówkach morskich do zasilania instalacji elektrycznej, nawigacji itd.
Fot. Mikrosiłownia superwind 350 zamocowana na jachcie.
Poniżej charakterystyka mocy w zależności od prędkości wiatru.
Zestawianie parametrów siłowni produkowanych przez firmę SWIND
i SUPERWIND zamieszczono w tabeli poniżej.
Śmigła koncepcji siłowni firmy KOMEL wykonane są z blachy aluminiowej osadzonej na żebrach wsporczych mocowanych do rury stalowej. Projekt żeber wsporczych uwzględnia łatwość demontażu i montażu śmigła. Kąty zaklinowania i natarcia łopat uzyskuje się poprzez oparcie żeber w czasie montażu na równym podłożu. Należy podkreślić, iż uzyskanie właściwych kątów zaklinowania jest najważniejsze w celu uzyskania dużej mocy wiatraka [http://www.komel.katowice.pl ].
Fot. Siłownie wiatrowe KOMEL. po lewej – przydomowa, po prawej -jachtowa JSW 750-12
Jachtowa elektrownia wiatrowa to tanie i przyjazne dla środowiska (ciche, bez spalin) źródło
energii elektrycznej. Dzięki elektrowni JSW utrzymuje się stan naładowania baterii akumulatorów,
z których mogą być zasilane różne urządzenia pokładowe, np.: oświetlenie, lodówki, schładzarki,
urządzenia nawigacyjne, odbiorniki RTV. Zestawianie parametrów siłowni produkowanych przez firmę KOMEL zamieszczono w tabeli poniżej.
Siłownie trzypłatowe mają coraz potężniejsze moce. Pod koniec sierpnia 2002 r. zbudowano prototyp komercyjnej turbiny wiatrowej typu Enercon E-112 o mocy 4,5 MW niedaleko Magdeburga (wschodnia część Niemiec).
Ta jedna z największych na świecie turbina posiada wieżę o wysokości 124 m. Średnica śmigła wynosi 112,8 m, zaś gondola waży 500 t. Inne parametry techniczne turbiny wiatrowej E-112 przedstawiono w tabeli poniżej. Wieża turbiny wiatrowej E-112 została skonstruowana metodą zoptymalizowanego nacisku. Podstawa o średnicy 12 m u dołu wraz z wysokością zwęża się do wewnątrz, osiągając 4 m przy gondoli. Przestronną podłogę wewnątrz turbiny podzielono na 2 sekcje, z których każda posiada własne wejście. Jedna sekcja zawiera 3 transformatory dużej mocy (jeden z nich pełni rolę transformatora rezerwowego). W drugiej sekcji zainstalowano windę, panel sterowania oraz szafę energetyczną. Pierścień bezpośredniego napędu generatora (najważniejszy element turbiny) ma średnicę 10 m i składa się z kilku elementów. Firma Enercon zdecydowała się na zaprojektowanie generatora w kilku częściach, aby ułatwić jego produkcję i transport. Stojan, składający się z czterech sekcji, zmontowano w połówki przed jego ostatecznym osadzeniem. Rotor generatora składał się z dwóch części, które były łączone przed zamontowaniem generatora.
Do niedawna prymat pierwszeństwa wśród gigantów należał do elektrowni quantum blade. Elektrownia zamontowana w Danii miała moc 6 MW i była stosunkowo lekka dzięki nowatorskim rozwiązaniom. Gondola wraz ze śmigłem to tylko 350 ton.
Fot. Forma do łopat quantum blade o długości 75m.
Rekord powyższy został pobity przez nowatorskie rozwiązania firmy Enercon. Wprowadzenie siłowni bezprzekładniowych o polepszonej aerodynamice skrzydeł umożliwiło uzyskanie przy mniejszej powierzchni wirnika moc aż 7,5 MW. Największa do niedawna pracująca siłownia nosiła nazwę E-126, miała wirnik o średnicy 127 m i wysokość wieży 135m. Maksymalną moc uzyskiwała przy wietrze 16 m/s.
Fot. Montaż w gondoli generatora siłowni Enercon E-126.
Wyścig o miano największej siłowni dopiero się jednak rozpoczyna. Duńska firma Vestas w odpowiedzi pokazuje siłownię dla farm morskich o mocy 8 MW. To model o średnicy wirnika 164m. Jedna łopata wirnika ma długość 80 m, gondola ma 8m wysokości i 20m długości i waży 390 ton. Elektrownia uzyskała certyfikat jakości umożliwiający jej seryjną produkcję. Zdjęcie u dołu.
Heliade X – turbina firmy GE (General Electric) jest pierwsza turbiną o mocy przekraczającej już 10MW. Model testowy uruchomiony w porcie w Rotterdamie w 2019 roku miał 12MW i pła
ty o długości 107m. Ich testowaniem zajął się specjalnie do tego celu przygotowany zakład w Bostonie (USA). Heliade X to przełom wśród wielkich siłowni morskich otwierający nowy rozdział w energetyce off-shore. Imponujące są tutaj wymiary. Średnica wirnika to 220m, całkowita wysokość siłowni przy górnym położeniu płatu wynosi aż 260m, czyli przekracza pod tym względem wysokość iglicy PKiN. Turbina przy optymalnych warunkach jest w stanie wyprodukować rocznie 67GWh energii elektrycznej. Jest to ponad 5-cio krotnie więcej niż porównywalna w mocy elektrownia PV (warunki polskie).
Fot. Turbina Heliade-X firmy GE o mocy 12MW
Obecnie prototyp turbiny Heliade-X został poddany innowacjom, dzięki czemu udało się zwiększyć moc docelową do 13MW. Turbiny Haliade-X w wersji 13 MW zostaną wykorzystane w największym projekcie morskiej farmy wiatrowej, który jak dotąd wszedł w fazę konstrukcji. Chodzi o farmę wiatrową Dogger Bank o docelowej mocy 3,6 GW, która powstaje w brytyjskiej części Morza Północnego. Instalacja 190 turbin, które wejdą w skład tej farmy wiatrowej, ma się rozpocząć w 2023 roku.
Trudno ocenić wymiary tak wielkich konstrukcji na podstawie zdjęcia, gdy brak w pobliżu punktu odniesienia. Pokazuję więc przykładowe rozmiary samej gondoli.
Fot. Gondola turbiny Heliade-X.
MySE 16.0-242
To prawdziwy kolos wśród morskich turbin wiatrowych wyprodukowany przez Chińską firmę MINGYANG Smart Energy. Turbina posiada moc 16MW i została wyposażona w płaty o długości aż 118m. Całkowite wymiary wirnika, to 242m, a wysokość po zamocowaniu na morzu 264m. Jest to w dniu pisania artykułu (1.09.2021) największa turbina na świecie, ale jeszcze w fazie testów. Jej roczna produkcja energii ma wynieść 80GWh energii.
Fot. Turbina MySE 16.0-242
Turbina MySE została zaprojektowana z myślą o wiatrach silnych i bardzo silnych (np. klasy tajfunowej IEC TC). Jest początkiem nowej platformy produktów offshore o mocy 15 MW+. W przyszłości planowane jest rozszerzenie portfolio wariantów modeli, które można dostosować do różnych warunków morskich, od podatnego na tajfuny Morza Południowochińskiego po stale wietrzne Morze Północne w Europie.
Klasy wiatru według IEC
Norma IEC (International Electrotechnical Commision) wyróżnia czterostopniową skalę siły wiatru uwzględniając natężenie turbulencji które jest określane indeksem dolnym A lub B. Norma ta jest normą odwrotną, czyli klasa wiatru I jest to klasa najwyższa, natomiast klasa wiatru IV jest klasą wiatru o najgorszych parametrach energetycznych.
