Veľkosť turbíny je hlavným činiteľom jej výkonu. Teda ak hovoríme o tých činiteľoch, ktoré, okrem účinnosti, môžeme ovplyvniť. Pretože tým ďalším je rýchlosť vetra, ktorá sa navyše vo výkone prejavuje treťou mocninou.
Plocha turbíny.
Výkon turbíny bude závisieť od toho, akú plochu pokrýva. Plocha turbíny sa počíta vynásobením jej priemeru s výškou. Je jedno, či má dve, tri, alebo viac krídel, alebo či ide o Savoniovu turbínu. Jednoducho priemer x výška. Čím väčšia bude plocha turbíny, tým bude väčší jej výkon.
Otáčky
S rozmermi priamo súvisia otáčky. Čím väčší bude priemer turbíny, tým menšie budú jej otáčky. Toto súvisí s obvodovou rýchlosťou. Čím väčší je priemer, tým je väčšia obvodová rýchlosť a rýchlosť vetra potrebná na dosiahnutie rovnakých otáčok bude u širšej turbíny vyššia, ako u užšej turbíny. A aj keď u dobre postavených turbín obvodová rýchlosť prekonáva rýchlosť vetra, predsa len je priemer limitujúcim faktorom pre otáčky. Skúsim ešte inak: zrýchľovanie turbíny sa končí, keď obvodová rýchlosť lopatiek dobehne rýchlosť vetra (v skutočnosti aj 1,5 násobne predbehne u Savoniovej a 3-4 násobne u Darrieovej turbíny - pri správnej funkcii vztlaku krídel), teda čím je väčší priemer, tým sa to stane pri menších otáčkach.
Krútiaci moment
S rozmerom tak isto súvisí aj krútiaci moment (sila) turbíny. Čím väčší bude priemer, tým väčší bude krútiaci moment. Laicky povedané - predstavte si páku. Ak sa vietor opiera do plochy vzdialenejšej od osi, bude na os pôsobiť väčšou silou. Na krútiaci moment má vplyv aj výška turbíny, ale priemer sa na výsledku zúčastňuje druhou mocninou.
Rýchlosť vetra
Ako je spomenuté v úvode, výkon turbíny rastie s treťou mocninou rýchlosti vetra. Rýchlosť vetra tak v konečnom dôsledku naviac ovplyvní výkon. Preto sa výkon komerčných turbín v technických údajoch označuje ako hodnota pri určitej rýchlosti vetra, obyčajne 10 m/s.
Do vzťahu presného výpočtu výkonu turbíny vstupujú aj ďalšie parametre. Ak chcete preniknúť viac do tejto matematiky, odporúčam preštudovať si prílohu čl. Veľký Savonius. A určite nebude problém nájsť aj nejaké ďalšie pramene.
Účinnosť turbíny
Súvislosti medzi výkonom, plochou a účinnosťou podrobnejšie na stránke Energia vetra.
Pre orientačné, alebo viac - menej presné výpočty existujú aj rôzne programy. Všeobecne dostupné sú aj webové kalkulačky. Napríklad tento jednoduchý kalkulátor výkonu pre VAWT aj pre HAWT. O niečo zložitejší kalkulátor, ktorý vám vypočíta aj otáčky VAWT, ak mu zadáte správne parametre.
Počet krídiel
Okrem rozmerov turbíny má na jej otáčky a krútiaci moment vplyv aj počet krídiel (resp. lopatiek u Savonia). Čím je krídiel viac (za predpokladu, že nemeníme šírku krídel), tým sú otáčky nižšie, ale stúpa krútiaci moment. (Napríklad u HAWT je najrýchlejšou turbína s jediným listom vyváženým protizávažím! Dvojlistová sa považuje za vysokorýchlostnú. Kvôli iným problémom je štandardom trojlistová vrtuľa.)
Stručné zhrnutie: Od veľkosti plochy turbíny závisí priamo úmerne jej výkon. Od priemeru turbíny závisia nepriamo úmerne otáčky. Ak potrebujeme vyššie otáčky, musíme zoštíhliť turbínu. Ak ale nechceme prísť o výkon, musíme ju predĺžiť. Ak má postačovať točivý moment užšej turbíny, musí byť alternátor ktorý poháňa menšieho priemeru. To je povedané veľmi stručne a veľmi hrubo, ale pri zostavovaní rôznych možností by mali tieto základné informácie postačovať na získanie konkrétnej predstavy o reálnej podobe zariadenia. Táto téma ešte prakticky pokračuje v čl. Možnosti turbíny vs. možnosti alternátora.
Všetky texty na tejto stránke s výnimkou komentárov užívateľov a označených citátov sú vlastnými textami autora stránky. Ich ďalšie použitie, ako aj použitie obrázkov a fotografií je podmienené súhlasom autora. Autor stránky nenesie žiadnu zodpovednosť za činy a rozhodnutia ktoré urobíte na základe informácií získaných z týchto stránok. Taktiež nenesie žiadnu zodpovednosť za škody, ktoré vám pri tom môžu vzniknúť.
VAWT.sk © 2017 OM2CM