К “классическим” горизонтальным ветрогенераторам мы уже привыкли. Но существует и альтернативные конструкции таких устройств с вертикальной осью вращения — вертикальные ветрогенераторы. По коэффициенту полезного действия вертикальные ветряки немного уступают (порядка 5%) горизонтальным. Но за счет лучшего коэффициента использования энергии ветра, генераторы с вертикальной осью вращения, нивелируют 5-процентное отставание в КПД.

Одним из преимуществ вертикальных ветрогенераторов является отсутствие ориентации устройств по ветру. В тот момент, когда горизонтальные ветряки разворачиваются чтоб стать “по ветру” у них КПД падает, вертикальные ветрогенераторы продолжают выдавать электричество, как ни в чём не бывало.

У вертикальных ветряков есть один, но существенный минус – цена. Производители таких устройств, продают их в два, а то и три раза дороже, чем горизонтальные аналоги. Это связано с более прочным опорно-подшипниковым узлом, который входит в состав вертикальных ветряков. На него оказывается сильная нагрузка, поэтому он имеет довольно большую прочность, что отражается в цене.

Существует несколько разновидностей вертикально ориентированных ветряков. К устройствам такого типа относят ветрогенераторы: ортогональные, с ротором Савониуса, с ротором Дарье, с геликоидным ротором и многолопастным ротором с направляющим аппаратом. Давайте рассмотрим их конструкции более подробно.

Ортогональные ветрогенераторы это ветряки расположенные горизонтально и имеющие в своей конструкции несколько параллельных лопастей, расположенных на одинаковом расстоянии от оси вращения. Благодаря такой конструкции в ортогональных ветрогенераторах, нет надобности использования направляющих механизмов. Приводное оборудование ветряка можно расположить на уровне земли, что существенно снижает затраты на его обслуживание.

У конструкции ветряков такого типа есть и минусы. Это низкий срок службы опорных узлов, а так же большая масса лопастной системы.

Ветрогенераторы с геликоидным ротором более усовершенствованная модель ортогональных ветрогенереаторов. Иногда такую конструкцию называют ротор Горлова. Лопасти в таком ветряке закручиваются по определенному шаблону, что дает более равномерное вращение ротора, меньшие динамические нагрузки и больший срок службы ветрогенератора. Закрученная конструкция лопастей несколько увеличивает стоимость такого ветряка.

Читайте также: Летающий ветряк Mars

Еще одной усовершенствующей конструкцией ортогональных ветряков является ветрогенераторы с многополостным ротором с направляющем аппаратом. Такая конструкция состоит из двух рядов лопастей. Первый ряд нужен для захвата направления ветра, а второй для раскрутки ротора.

Такая конструкция ветрогенератора помогает ему работать при низких скоростях ветра, что увеличивает его эффективность. Из-за сложной конструкции, ветрогенераторы с многополостным ротором стоят довольно дорого.

Ветрогенераторы с ротором Савониуса это несколько отличная конструкция от тех, которые мы рассмотрели выше. В качестве лопастей в ветряке такого типа используются полуцилиндры. Ветрогенераторы Савониуса хорошо себя проявили во время низких скоростей ветра. Однако, эффективность такой конструкции все равно ниже, чем у ветрогенераторов горизонтального типа. Кроме того, конструкция такого типа обладает довольно высокой материалоемкостью и сложностью изготовления, что отражается на стоимости ветрогенератора такого типа.

Последней моделью вертикального ветряка, о которой я хочу рассказать в этой статье, является ветрогенератор с ротором Дарье. В состав его конструкции входят три, либо две лопасти. Они изготавливаются без сложных элементов, что значительно удешевляет стоимость. Ветряк Дарье не нуждается в ориентации на ветер, а приводное оборудование можно разместить на земле. Минусы такого типа ветрогенераторов схожи с остальными вертикальными конструкциями такого назначения: низкая эффективность работы лопастной системы и быстрая изношенность опорных узлов.

Вертикальные ветрогенераторы хорошо зарекомендовали себя в местах с часто меняющейся скоростью ветра и высокой турбулентностью. В других местах, из-за большой стоимости такой конструкции, целесообразно устанавливать “классические” горизонтальные ветрогенераторы.