Vėjas ne tik šaldo, bet ir šildo  (102)

Daug entuziastų bando pasigaminti įvairios technikos, taip pat ir vėjo jėgainių, kurios palengvintų bei pagerintų gyvenimo kokybę, sutaupytų lėšų. Vėjas – tai neišsenkama energija, kurią tereikia išmokti panaudoti žmonių reikmėms. Daugiausia žinių sukaupta apie propelerinių vėjo jėgainių gamybą, kurios šiuo metu populiariausios tarp gamintojų ir konstruktorių. Tačiau mažai dirbama su kitokio tipo vėjo jėgainėmis. Propelerinės vėjo jėgainės turi nemažai trūkumų, bet jų šiame straipsnyje neapžvelgsime.

Vėjo greitis per metus ir per parą kinta. Didžiausi vėjo greičiai būna žiemą, o mažiausi – vasara. Vėjo greitis per parą kinta gana tolygiai. Šiuo metu vėjo jėgainės negali panaudoti visos vėjo turimos energijos. Energija prarandama keičiantis vėjo greičiui ir krypčiai, taip pat patiriami nuostoliai transmisijoje perduodant sukamąjį judesį generatoriui, pačiame generatoriuje ir t.t.

Vėjo jėgaines galima suskirstyti į dvi grupes: horizontalios ir vertikalios ašies. Horizontalios sukimo ašies jėgainės – tai visų rūšių propelerinės vėjo jėgainės. Vertikalios ašies vėjo jėgainės yra dviejų rūšių: Darjuso ir Saniviuso vėjo turbinos (varikliai). Remiantis šiais dviem modeliais kuriamos įvairios vertikalių vėjo turbinų variacijos, atrandami nauji techniniai sprendimai, kas sukuria didelę vertikalios ašies turbinų įvairovę. Reikia paminėti, kad yra ir tikrai originalių sprendimų. Istoriškai taip susiklostė, kad horizontalios ašies vėjo jėgainės įgavo labai platų pritaikymą, o vertikalios ašies vėjo jėgainės (VAVJ), keletą kartų lenkiančios horizontalios ašies vėjo jėgaines (HAVJ) ekonominėmis ir techninėmis charakteristikomis, buvo pamirštos. Iki šių dienų VAVJ nebuvo atlikti ekonominiai paskaičiavimai.

Trumpas VAVJ ir HAVJ charakteristikų palyginimas

Propelerinės vėjo jėgainės turi vieną, dvi arba tris sudėtingos konstrukcijos sparnus, brangų reduktorių (multiplikatorių), kontrolės sistemas ir stabdį.

Jau senai žinoma, kad iš vėjo galima maksimaliai išgauti 59,3% kinetinės energijos (A. Betz skaičiavimai ). HAVJ kinetinę energiją į mechaninę paverčia nuo 10 iki 30 proc. energijos, tai priklauso nuo jėgainės tipo. Šios charakteristikos pasiekiamos tik tokiu atveju, kai vejas pučia tiksliai į darbinį ratą. Kai vėjas labai dažnai keičia kryptį, pučia gūsiais ir pan., šie rezultatai būna netikslūs; tokių jėgainių naudingumo koeficientas labai krenta, nes orientavimo į vėją sistemos nesugeba pasukti darbinio rato tokiu greičiu, kad jėgainių rato apsisukimai nesumažėtų.

HAVJ naudingumo koeficientas verčiant mechaninę vėjo energiją į elektrą siekia 50-69% (naudingumo koeficientas priklauso nuo reduktoriaus, jeigu naudojamas, turbinos tipo, generatoriaus charakteristikų ir tipo).

Kitos problemos su HAVJ – tai atmosferoje susidarančios vėjo žirklės bei menčių apledėjimas, kurios labai dažnai sulaužo darbo ratą.

Labai aukštai iškelti propeleriai apsunkina jų aptarnavimą, eksploataciją. Dideli transportavimo kaštai, montuojant tokias jėgaines. Įrodyta, kad darbinis vėjo ratas nedirba visu savo diametru ir tik puse darbinio rato, nes vėjas atmosferoje juda įvairiomis kryptimis (skirtumas tarp vėjo judėjimo krypčių gali būti tik keli metrai). Dėl šios priežasties HAVJ propeleriai dažnai lūžta, o tai daro didelę įtaką kwh kainai.

VAVJ pagrindinis privalumas tai, jog visai nereikia orientavimo sistemos į vėją. Neribojamas rotoriaus sukimosi greitis leidžia panaudoti visų krypčių vėjus, įskaitant ir štorminius. Šių jėgainių naudingumo koeficientas kinetinę vėjo energiją verčiant į mechaninę siekia 39-42%, o mechaninę energiją verčiant į elektrinę naudingumas pasiekiamas 90-94%. VAVJ gali dirbti esant silpnam vėjui, jos nekelia jokio triukšmo, mirgėjimų ir žemo dažnio virpesių. Šių jėgainių sukimo momentas labai didelis, gali skirtis net keliasdešimt kartų palyginus su tokio paties galingumo HAVJ. Turbinos nereikia kelti aukštai nuo žemės, labai gerai dirba nelygaus reljefo vietovėse ar tarp pastatų. Šios jėgainės gamina pastovesnę elektros energiją dėl veikiančio visomis kryptimis vėjo absorbavimo faktoriaus. Dėl Magnuso efekto joms nebaisus apledėjimas. Jų galimybė absorbuoti turbulenciją papildo naudingų savybių sąrašą. Per metus VAVJ pagamina 30-50% daugiau elektros energijos negu tokio pat galingumo HAVJ.

VAVJ galima surinkinėti atskirais moduliais, kurie leidžia padidinti jau pastatytos jėgainės galingumą, nes atskiri moduliai gali veikti savarankiškai nesujungti į bendrą bloką.

VAVJ netrukdo gyvūnams bei paukščiams.

Ekonominiu bei techniniu požiūriu VAVJ gamyba labai pigi. Transportavimo ir montavimo bei priežiūros, eksploatacijos išlaidos labai mažos. Tai nulemia žemą kwh kaina. Visos šios savybės ir skirtumai leidžia daryti išvadą, kad prie individualių namų geriau statyti rotorines VAVJ jėgaines nei propelerines. Nedideliam namui dalinai apšildyti bei apšviesti užtenka nuo 3 iki 10 kW galingumo jėgainės. Kaip atrodo tokio tipo jėgainės pateikta paveikslėliuose. Bandymai parodė, kad tokio tipo jėgainės labai gerai dirba gyvenamose vietovėse.

Kur energijos taupymas? Ogi šioje jėgainėje. Bandymas buvo atliktas apšildant nedidelį namelį. Ankščiau šildymui buvo sunaudojama apie 10m3 medienos, o pastačius vėjo jėgainę ir naudojant jos pagaminamą elektrą šildymui buvo sunaudota tik apie 2 m3 medienos per šildymo sezoną. Taip pat mažiau teršiama aplinka. Turint tinkamus įrengimus ir galimybę perteklinę energiją galima parduoti elektros tinklams, o štilio metu trūkstamą energiją apšvietimui pirkti iš tų pačių tinklų (tokia schema plačiai naudojama vakarų valstybėse, deja ne Lietuvoje). Vėjo jėgainė nuo 3 iki 10 kW pilnai patenkina žmogaus poreikius. Jeigu elektros reikia tik buičiai – apšvietimui, kai kuriems buitiniams prietaisams – tuomet užtenka ir silpnesnės vėjo jėgainės, 1-2 kW, kurią galima pastatyti ir ant pastato stogo. Naudojant vėjo energiją taupoma mediena, mažiau teršiama aplinka įvairiomis nuodingomis medžiagomis, suodžiais, CO2 ir t.t. bei papildomas bendras energetinis tinklas.

Autorius: Saulius Tamokaitis

Šaltinis www.enecsis.ru

Redagavo:

„Transer“ – specializuotų techninių ir teisinių vertimų biuras

www.transer.net 
info@transer.net  
+370 677 44231

Komentarai (102)