Savonius rotor: opis, princip rada. Generator vjetra sa vertikalnom osom rotacije

Konverzija energije vjetra jedan je od načina za dobijanje jeftine električne energije. Postoji mnogo dizajna vjetroturbina. Neki od njih su dizajnirani za maksimalnu efikasnost, drugi su nepretenciozni u upotrebi. U drugu grupu spada Savonius rotor, stvoren prije otprilike 100 godina, i dalje se uspješno koristi za rješavanje različitih tehničkih problema.

Istorija stvaranja

Sigurd Johannes Savonius (1884-1931) bio je pronalazač iz Finske, koji se proslavio svojim radom u fizici vezanim za proučavanje energije vjetra. Tokom svog života dobio je nekoliko patenata koji se koriste ne samo za stvaranje vjetroturbina, već i u brodogradnji, kao i u ventilacijskim sistemima savremenih željezničkih vagona i autobusa.

Još jedan pronalazač iz Njemačke-Anton Flettner (1888-1861) početkom prošlog stoljeća došao je do alternative klasičnom jedru, stvarajući takozvani flettner rotor. Suština pronalaska bila je sljedeća: rotirajući cilindar, koji je puhao Vjetar, dobio je silu usmjerenu vodoravno, koja prelazi 50 puta veću silu strujanja zraka. Zahvaljujući ovom otkriću, izgrađeno je nekoliko morskih plovila koristeći snagu vjetra za kretanje. Za razliku od konvencionalnih jedrilica, ova plovila nisu bila potpuno nehlapljiva. Za rotiranje rotora.

Razmišljajući o Fletnerovom jedru, Savonius je došao do zaključka da se energija vjetra također može koristiti za njegovo rotiranje. Godine 1926. razvio je i patentirao dizajn otvorenog cilindra sa suprotno usmjerenim oštricama unutra.

Malo fizike

Za početak, malo teorije. Svi su primijetili da prilikom vožnje bicikla vazduh stvara značajan otpor kretanju. I što je veća brzina, to je ta vrijednost veća. Drugi faktor koji utiče na otpor je površina poprečnog preseka tela na koju utiče protok vazduha. Ali još uvek postoji treća količina, koja se odnosi na geometriju tela. To je ono što dizajneri karoserije automobila pokušavaju da smanje kada je u pitanju aerodinamika.

Na primjer, možemo reći da će tri ploče s istom površinom poprečnog presjeka, ali različitih oblika: konkavne, ravne i konveksne, imati vrlo različit koeficijent otpora. Za konveksni oblik biće 0,34, za ravni - 1,1, za konkavni - 1,33. Upravo je konkavni oblik uzet za oštrice savonijevog rotora. Prepoznat je kao najefikasniji prijemnik energije vjetra.

Princip rada Savonijevog rotora

Za razliku od Flettnerovog jedra, Savonius je predložio da se cilindar Podijeli na dvije polovine i pomjeri jedan u odnosu na drugi kako bi se dobila oštrice i prostor između njih. Suština Savonijeve ideje bila je da strujanje zraka koje je udarilo u jednu oštricu nije tek tako nestalo nakon toga, već je, prolazeći kroz aksijalni razmak, preusmjereno na drugu oštricu, što je značajno pojačalo učinak vjetra.

Ovaj princip rada omogućava savonius rotoru da radi čak i sa slabim vjetrom.

Postoji nekoliko opcija profila:

1. Oštrice su fiksirane na osi na takav način da između njih nema zračnog razmaka. Ovo je najjednostavnija verzija brojnih opisa savoniusovog rotora.
2. Osnova jedne oštrice je namotana unutar baze druge. Značajan razmak ostaje duž linije ose. Ova opcija omogućava da vjetar s jedne polovine rotora pređe na drugu. Efikasniji profil.
3. Isto kao u drugoj varijanti, samo se površina poprečnog presjeka sečiva povećava dodavanjem ravne ploče sa unutrašnje strane.

Obim primjene

U 60-ima prošlog veka Savonius rotori korišteni su u ventilacijskim sistemima Željezničkog prevoza. Postavljeni su na krovovima vagona. Tokom kretanja, rotor je počeo da se odmotava i pumpa vazduh sa ulice u prostoriju. Slični sistemi su instalirani na autobuse.

Danas je glavna primjena rotora u vjetroturbinama sa vertikalnom osom. Postoji niz sličnih konstrukcija koje kombinuju dva faktora:

• vertikalna osa rotacije;
• nepretencioznost u pravcu toka vjetra.

Pored vertikalnih vjetroturbina, postoje uređaji sa horizontalnom osom. Odlikuje ih veliki trzaj sa istom snagom vjetra. Strukturno podsjećaju na oštrice propelera aviona smještene na vodoravnoj osi i imaju rep za vođenje za poravnanje sa vetrom.

Prednosti savoniusovog generatora vjetra

Uprkos činjenici da vertikalno aksijalni rotori vjetroturbina gube efikasnost u odnosu na horizontalno aksijalne, oni i dalje imaju niz neporecivih prednosti:

1. Rad u bilo kojoj klimatskoj zoni. Zbog malog poprečnog područja ne plaše se orkanskih vjetrova.
2. Za njihovo lansiranje nisu potrebni dodatni uređaji. Zbog konkavnog oblika oštrica, lansiranje se odvija pri minimalnim vrijednostima vjetra od 0,3 m / sek. Generator dostiže optimalne vrednosti pri brzini protoka vazduha od 5 m / sek.
3. Zbog niskog nivoa buke do 20 dB, vjetrenjača se može postaviti u neposrednoj blizini kućišta, što je važno za proizvodnju električne energije male snage i gubitak struje u žicama.
4. Ne zahtijevaju određeni smjer vjetra. Počinju da rade iz strujanja vazduha koji dolazi iz bilo kog ugla.
5. Jednostavan dizajn smanjuje troškove daljeg održavanja.
6. Nisu opasne za ptice koje percipiraju strukturu u cjelini i ne pokušavaju da lete kroz oštrice.

Nedostaci vertikalnih vjetroturbina uključuju relativno nisku efikasnost, veće troškove za građevinske materijale, velike dimenzije koje su potrebne za postizanje potrebne snage.

Kako napraviti generator za vjetar vlastitim rukama

Čini se malo vjerovatno da će napraviti uređaj koji bi u potpunosti obezbijedio seosku kuću sa strujom. Međutim, svaki majstor može napraviti malu vjetrenjaču za proizvodnju slobodne električne energije koja osigurava rad uređaja male snage (pumpa za navodnjavanje, osvjetljenje na ulici ispred kuće, otvaranje automatskih kapija). Za to je potrebno:

• 3 aluminijumska lima sa bočnom dužinom od 33 cm, debljine oko 1 mm;
• odvodna cijev prečnika 15 cm i dužine 60 cm;
• cijev za vodu promjera 4 cm;
• električni generator (možete koristiti auto);
• dodatna oprema (čelični uglovi, vijci, matice, vijci).

Upute za proizvodnju

Da biste napravili jednostavan Savonius rotor, morate:

1. Izrežite 3 diska prečnika 33 cm od aluminijumskih listova.
2. Izrežite cijev za vodu prečnika 15 cm duž ose da dobijete 2 praznine za oštrice. Zatim svaki dio prerežite po sredini. Tako ćete dobiti 4 identična noža dužine 30 cm.
3. U sredini diskova izbušite rupu kroz koju možete ubaciti cijev za vodu prečnika 4 cm.
4. Spojite sva tri diska cijevi i umetnite noževe između njih. Dva između dva diska. Noževi moraju biti orijentirani na takav način da je ugao između njihovih osi 90 stepeni. To će omogućiti da čak i lagani vjetar okrene generator.
5. Korišćenje uglova i vijaka za fiksiranje oštrica na aluminijumskim diskovima.
6. Pritisnite osovinu generatora u donji deo cevi, koji je osa.

Generator vjetra je spreman. Ostaje samo za odabir lokacije instalacije koja bi bila dovoljno otvorena za protok zraka. Ako nema dovoljno vjetra, tada možete napraviti visoki jarbol, na koji možete postaviti generator.

Vertikalne vjetroturbine fabričke proizvodnje

Sa razvojem alternativne energije , postoji sve veća potražnja za autonomnim proizvodima za snabdevanje električnom energijom. Trenutno na tržištu postoje generatori vjetra ruske proizvodnje, čija cijena počinje od 60 hiljada. ruble.

Takve instalacije se mogu koristiti u privatnom sektoru, zadovoljavajući potrebe za električnom energijom od 250 vati do 250 kW.