Горизонтальні вітрогенератори

В світі більшість з вироблених  та встановлених складають саме вітрогенератори з горизонтальною віссю.    Горизонтальні вітряки з потужністю від 1 кВт до кількох мегават впроваджуються по всьому світу. Розвинені технології  і конструктивна надійність гарантують стабільний попит на горизонтальні вітрогенератори. 

В залежності від номінальної потужності вітрогенератори, вітроелектроустановки (ВЕУ) можуть використовуватися як:
-   основне джерело енергопостачання (при повному автономному енергозабезпечення об'єкта);
-   джерело резервного живлення (аварійне або безперебійне  енергозабезпечення об'єкта);
-   джерело для мережевого, комерційного вироблення електроенергії, з метою продажу по «зеленому тарифу».

В більшості регіонів України середньорічна швидкість вітру  5-8 м/с. В таких умовах використання  ВЕУ економічно виправдано.      Раціональним кроком при створенні вітростанції для повного автономного енергозабезпечення об'єкта є використання додаткових сонячних модулів для збільшення енерговиробітку в безвітряні місяці. Підбір комплектації вітрової електростанції вимагає попереднього аналізу вимог до енергокомплексу та ретельного вибору місця встановлення вітрогенератора.

Загальний коефіцієнт корисної дії вертикальних (20-30%) і горизонтальних (25-35%) вітрогенераторів приблизно однаковий. Не дивлячись на те, що у вітряків з горизонтальною віссю обертання ККД вище і швидкість початку обертання нижче, вони практично компенсуються коефіцієнтом використання енергії вітру, який трохи вище у вертикальних вітряків.

Як досягається більший коефіцієнт у вертикальних вітрогенераторів? Вертикальні вітряки завжди знаходяться «за вітром» і їм не потрібно повертатися при зміні напрямку вітру. А ось горизонталки повинні розвернутися. У момент розвороту горизонталок продуктивність падає, так як сила потоку вітру затухає.

Деякі компанії використовують для виробництва вертикальних вітряків постійні (неодіумні) магніти замість підшипників. Це дозволяє збільшити продуктивність системи до 15%. Тобто загальна продуктивність таких вітрових генераторів виростає всього на 3-5% від загального сумарного ККД. Але на відміну від вітрових генераторів з підшипниками ціна вертикальних вітрогенераторів з постійними магнітами зростає.

Однолопатеві вітрогенератори мають одну лопать і противагу, що виконує роль балансуючого механізму. Перевагою однолопатевих роторів, в порівнянні з багатолопатевими, є їх більш висока швидкість обертання за рахунок більш низького моменту інерції. Це дозволяє використовувати в їх схемі прямоприводні синхронні електрогенератори, розраховані на більш високі швидкості обертання, і як наслідок, мають менші розміри та вагу. Крім цього, ротор цієї конструкції має більш низьку вартість за рахунок зменшення числа лопатей.

У порівнянні з ВЕУ з кількістю лопатей три і більше, двухлопатеві вітрогенератори мають ті ж переваги, що й однолопатеві. Ще однією безумовною перевагою цих вітрогенераторів є врівноваженість ротора при будь-якому кутовому положенні лопатей, за рахунок їх парної кількості. Ця їх перевага знайшло застосування в самопідйомних вітрогенераторах малого та середнього діапазону потужностей. При підйомі з землі або опусканні на землю самопідйомні двухлопастні вітрогенератори, площина їх ротора, при любому кутовому положенні лопатей буде прагнути займати горизонтальне положення, що значно спрощує технологію процесу підйому або опускання цих ВЕУ.

Трилопатеві горизонтально-осьові ВЕУ є найбільш поширеними з пропонованих на ринку вітряків. Їх номінальна потужність складає від декількох ватів до 7 МВт. Всі вітроенергетичне обладнання великої потужності (від 500 кВт і вище) представляють трилопатеві горизонтально-осьові вітрогенератори. На сьогоднішній день, вітроустановкою, що має найбільшу номінальну потужність, є трилопатева Enercon E-126, номінальною потужністю 7 МВт.

Багатолопатеві ВЕУ мають велику кількість лопатей, яке у деяких моделей може досягати 50 одиниць. Ротор цих вітрогенераторів має великий момент інерції, внаслідок чого, має більш низькі швидкості обертання, але при цьому, розвиває більш високий крутний момент. Ця їхня особливість є перевагою при роботі в вітронасосних системах, саме в цій галузі промислового застосування вони зайняли нішу.

Вітрогенератор WIND4
Вітрогенератор WIND7
Вітрогенератор WIND10
Вітрогенератор WIND16