TURBINA WIATROWA O POZIOMEJ OSI OBROTU Z ELEMENTAMI SILNIKA TURBOWENTYLATOROWEGO

(1)

TURBINA WIATROWA O POZIOMEJ OSI OBROTU Z ELEMENTAMI SILNIKA

TURBOWENTYLATOROWEGO

Mariola Jureczko

^1a

, Piotr Błędowski

^1b

1Instytut Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej, Politechnika Śląska

aMariola.Jureczko@polsl.pl , ^bbledowski.pio@icloud.com

Streszczenie

Ideą badań przedstawionych w artykule było zwiększenie wydajności turbiny wiatrowej o poziomej osi obrotu poprzez zmodernizowanie jej konstrukcji. W tym celu zastosowano elementy konstrukcyjne turbowentylatorowego silnika odrzutowego firmy Rolls-Royce serii Trent XWB oraz innych elementów stosowanych w General Aviation.

Następnie przeprowadzono numeryczną analizę opływu zmodernizowanej turbiny w celu sprawdzenia jej wydajno- ści. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, iż przyjęto właściwy trend w modernizacji turbin wiatrowych typu HAWT.

Słowa kluczowe: turbina wiatrowa typu HAWT, obliczeniowa mechanika płynów

HORIZONTAL AXIS WIND TURBINE WITH ELEMENTS TURBOFAN JET ENGINE

Summary

The idea behind the research presented in the article was to maximize efficiency of wind turbine with horizontal rotation axis through construction changes. For this purpose, there were used construction elements of Rolls- Royce’s turbo fan jet engine from line Trent XWB, and some other parts used in General Aviation. Next proceed- ed numerical analysis of flow around modernized turbine to check its efficiency. The results allow to state that proper trend in modernization process HAWT wind turbines has been adopted.

Keywords: Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT), computational fluid dynamics

1. WPROWADZENIE

Zapotrzebowanie ludzkości na energię elektryczną rośnie z dnia na dzień, podczas gdy w dwa razy szybszym tempie maleją zasoby nieodnawialnych źródeł energii.

Dlatego aktualnie można zaobserwować tak duże zainte- resowanie odnawialnymi źródłami energii. Najbardziej rozpowszechnionym odnawialnym źródłem energii, który cieszy się największym zainteresowaniem zarówno na- ukowców, jak i biznesmenów, jest energia pozyskiwana z wiatru.

We współczesnych konstrukcjach turbin wiatrowych dąży się przede wszystkich do minimalizacji kosztów związanych z ich wytwarzaniem, stosowanymi materia- łami, transportem i uruchamianiem przy jednoczesnej maksymalizacji ich wydajności. Dlatego też stosuje się

coraz nowsze rozwiązania konstrukcyjne i materiałowe.

Niektóre współczesne turbiny wiatrowe podlegają jedy- nie drobnym modyfikacjom poprawiającym ich spraw- ność, a inne w ogóle nie przypominają już konwencjo- nalnych turbin wiatrowych, gdyż m.in. pozbawione są powszechnie znanych łopat napędzających generatory (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9). Obecnie wiadomo już, że wydajność energetyczna turbin wiatrowych związana jest nie tylko z przepływem przez nie mas powietrza, ale także drga- niami, w które mogą być wprowadzone.

Wiatrowe zespoły prądotwórcze pracują przy prędko- ściach wiatru z zakresu 5 ÷ 25 ^m/s. Za niska prędkość wiatru generuje zbyt małe moce, a przy prędkości prze- kraczającej 30 ^m/s zespoły są wyłączane, gdyż istnieje

(2)

TURBINA WIATROWA O POZIOMEJ OSI OBROTU Z ELEMENTAMI SILNIKA (...) ryzyko uszkodzeń mechanicznych. Dla wydajności elek-

trycznej zespołów wiatrowych, oprócz prędkości wiatru, istotna jest też jego stałość występowania w danym miejscu, gdyż od tego zależna jest ilość wyprodukowanej energii w ciągu roku. Z kolei ten czynnik jest podstawą do oceny rentowności całej instalacji. Z tego względu są one lokalizowane w miejscach stałego występowania wiatru o prędkości zwykle większej niż 6 ^m/s (10). Dlate- go warunki wietrzności panujące na większości terenów naszego kraju można uznać za niekorzystne. O ile zmia- na warunków wietrznych na danym terenie nie jest możliwa, o tyle można modyfikować konstrukcje wiatrowych zespołów prądotwórczych poprzez stosowanie różnorodnych rozwiązań technicznych mających wpływ na zwiększenie lokalnych wartości prędkości przepływu powietrza oraz ukierunkowanie tego przepływu w sposób optymalizujący jej wykorzystanie.

W artykule przedstawiono innowacyjną turbinę wiatro- wą typu HAWT. W zaprojektowanej konstrukcji turbiny wiatrowej, w celu zwiększenia jej wydajności energetycznej, przy warunkach przepływu powietrza powszechnie uznawanych za mało korzystne, wykorzystano elementy silnika turbowentylatorowego. Założono konstrukcję składającą się z trzech pierścieni, przy czym pierścień zewnętrzny na jego końcu przeciwlegle rozwarstwiono, a konstrukcję pierścienia środkowego zmodyfikowano. Na wlocie turbiny umieszczono nieruchome łopatki kierunkowe przepływu powietrza, powodujące przyspieszenie oraz bezpośrednie skierowanie przepływającego powietrza na łopatki wirnika. Założono, że sprężarka składa się z dwóch różnych geometrycznie pierścieni, które w połączeniu z łopatkami o różnej geometrii oraz wyprofi- lowaną końcówką wału powodują maksymalną kompre- sję objętości właściwej powietrza oraz sprzężenie jego ciśnienia, zwiększając tym samym parametry przepływu masy powietrza przez turbinę.

Dla tak zaprojektowanej turbiny wiatrowej przeprowadzono badania numeryczne przepływu. Badania te przeprowadzono w wersji bezpłatnej dla studentów programu Autodesk^® Flow Design umieszczonego w chmurze, przy czym najpierw wykonano model geometryczny turbiny wiatrowej w wersji bezpłatnej dla studentów programu CAD Autodesk^®Inventor.

2. MODEL GEOMETRYCZNY TURBINY WIATROWEJ

Mając na celu zwiększenie sprawności turbiny wiatrowej przy przepływie powietrza z mniejszymi prędkościami, opracowano model turbiny wiatrowej z elementami silnika turbowentylatorowego firmy Rolls-Royce oraz elementami opatentowanymi i stosowanymi w General Aviation. Model geometryczny tej turbiny przedstawiono na rys. 1. i 2. Został on wykonany w wersji bezpłatnej dla studentów programu CAD Auto-

desk^®Inventor. Na schematach zostosowano następujące oznaczenia: 1-pierścień zewnętrzny (dyfuzor), 2- pierścień środkowy, 3- pierścień wewnętrzny, 4 – stabilizatory zewnętrzne, 5 – stabilizatory wewnętrzne, 6 – łopatki wentylatora, 7 –śmigła o zmiennym skoku, 8 – łopatki stabilizujące przepływ, 9 – statory wirnika, 10 – rotory wirnika, 11 – kompresor, 12 – wał.

Rys. 1 Model geometryczny innowacyjnej turbiny wiatrowej - widok ogólny

Rys. 2 Model geometryczny innowacyjnej turbiny wiatrowej – przekrój poprzeczny

Zmodyfikowana turbina wiatrowa wyposażona jest w dużej średnicy pierścień zewnętrzny o zwiększającym się

(3)

przekroju poprzecznym (1), który spełnia rolę dyfuzora.

Powietrze napływające do dyfuzor

początkowo średnicy przekroju poprzecznego przepł początkowo ze stałą prędkością. W tym miejscu występują największe wartości prędkości przepływu mas strumienia powietrza. Obszar przyspieszonego ruchu mas powietrza utrzymuje się zarówno wzdłuż całego dyfuzora, jak i w znacznej odległości za nim (rys.4 Średnica tego obszaru ma wartość zbliżoną do początkowej średnicy dyfuzora. Na końcu dyfuzora, na kołnierzu otaczającym jego wylot, przepływające powietrze załamuje się. W tym miejscu po stronie zawietrznej występuje obszar o prędkości przepływu zbliżonej do wartości zero. Natomiast po stronie nawietrznej kołnierz stanowi swego rodzaju przeszkodę uniemożliwiającą przepływ masy powietrza. W obszarze podwyższonej prędkości przepływu mas powietrza można zaobserwować obniżenie wartości ciśnienia statycznego (rys.5). Ten obszar obniżonej wartości ciśnienia statycznego występuje w całym wnętrzu dyfuzora oraz, dzięki zastosowaniu na jego końcu kołnierza, także za nim. Prowadzi to do dodatkowego zasysania mas powietrza z obszaru przed dyfuzorem.

Dzięki tak zaprojektowanej konstrukcji pierścienia zewnętrznego uzyskano podwójny efekt: większą prędkość powietrza napływającego na statory (9) i rotory (10) wirnika umieszczonego w kompresorze (11) oraz dzięki wykorzystaniu energii kinetycznej strumienia powietrza następuje obniżenie wartości ciśnienia statycznego, a przez to zwiększenie sprawnoś

jednostkowej układu.

Powietrze napływające na pierścień zewnętrzny (1) kierowane jest na trzy tory:

− do przestrzeni pomiędzy pierścieniem zewnętrznym (1) a środkowym

przepływa przez stabilizatory zewnętrzne

− do przestrzeni pomiędzy pierścieniem (2) a wewnętrznym (3), gdzie stabilizatory wewnętrzne (5);

− wewnątrz pierścienia wewnętrznego (3), gdzie przepływa przez dalsze elementy

turbiny wiatrowej.

Powietrze zassane w pierścieniu wewnętrznym (3) przepływa przez śmigła (7) i łopatki stabilizujące przepływ (8). Jego energia wykorzystywana jest do napędzania łopatek wentylatora (6), zamocowanego na wale (12). Wał (12) ciągnie się przez całą długość turbiny wiatrowej. Następnie powietrze to

w kompresorze (11). Umieszczone są w nim sprężarki zbudowane z wirujących łopatek typu rotor (10) oraz nieruchomych łopatek typu stator (9).

(10) obracają się pomiędzy statorami (9), a ich profil powoduje wytworzenie sił nośnych zwiększających przepływ powietrza. W ten sposób energia kinetyczna przekroju poprzecznym (1), który spełnia rolę dyfuzora.

dyfuzora o mniejszej początkowo średnicy przekroju poprzecznego przepływa W tym miejscu występują największe wartości prędkości przepływu mas strumienia powietrza. Obszar przyspieszonego ruchu mas powietrza utrzymuje się zarówno wzdłuż całego dyfuzora, jak i w znacznej odległości za nim (rys.4).

Średnica tego obszaru ma wartość zbliżoną do początkowej średnicy dyfuzora. Na końcu dyfuzora, na kołnierzu otaczającym jego wylot, przepływające powietrze załamuje się. W tym miejscu po stronie zawietrznej występuje obszar o prędkości przepływu ej do wartości zero. Natomiast po stronie nawietrznej kołnierz stanowi swego rodzaju przeszkodę uniemożliwiającą przepływ masy powietrza. W obszarze podwyższonej prędkości przepływu mas powietrza można zaobserwować obniżenie wartości ciśnienia statycznego Ten obszar obniżonej wartości ciśnienia statycznego występuje w całym wnętrzu dyfuzora oraz, zastosowaniu na jego końcu kołnierza, także za nim. Prowadzi to do dodatkowego zasysania mas

ektowanej konstrukcji pierścienia zewnętrznego uzyskano podwójny efekt: większą prędkość powietrza napływającego na statory (9) i rotory (10) wirnika umieszczonego w kompresorze (11) dzięki wykorzystaniu energii kinetycznej strumienia uje obniżenie wartości ciśnienia sprawności i mocy

Powietrze napływające na pierścień zewnętrzny (1),

dzy pierścieniem zewnętrznym (1) a środkowym (2), gdzie

zewnętrzne (4);

dzy pierścieniem środkowym przepływa przez

ewnątrz pierścienia wewnętrznego (3), gdzie przepływa przez dalsze elementy konstrukcyjne

Powietrze zassane w pierścieniu wewnętrznym (3) przepływa przez śmigła (7) i łopatki stabilizujące przepływ (8). Jego energia wykorzystywana jest do napędzania łopatek wentylatora (6), zamocowanego na ągnie się przez całą długość powietrze to sprzężane jest w kompresorze (11). Umieszczone są w nim sprężarki zbudowane z wirujących łopatek typu rotor (10) oraz nieruchomych łopatek typu stator (9). Rotory wirnika się pomiędzy statorami (9), a ich profil powoduje wytworzenie sił nośnych zwiększających W ten sposób energia kinetyczna

wiatru przetwarzana jest na energię mechaniczną wału.

Dodatkowo mniejsza prędkość wylotowa p

przyczynia się do zmniejszenia hałasu generowanego przez turbinę.

Turbiny silników turbowentylatorowych muszą charakteryzować się wysoką wytrzymałością i odpornością na wysokie temperatury. Dlatego to łopatki tych turbin charakteryzują się m.in. specjalną geometrią, zapewniającą wysoką wytrzymałość na przeciążenia.

rys. 3. przedstawiono modele geometryczne zaprojektowanych kształtów poszczegółnych łopatek kierowniczych turbiny wiatrowej. Przy ich projektowaniu oparto się na rozwiązania

w silnikach turbowentylatorowych.

a) b)

Rys. 3. Modele geometryczne łopatek

rotor, b) typu stator, c) wirnika o zmiennym skoku.

Łopatki te osadzone są na kierownicach. Łopatki typu rotor (rys. 3.a) obracają się w

kierunku, a łopatki typu stator (rys. 3.b) nie. Łopatki typu rotor obracają się, wytwarzając siłę nośną skierowaną na przeciwległe i asymetrycznie ustawione łopatki typu stator, które, w zależności od ich ustawienia, zmniejszają lub zwiększają ową siłę oraz ciśnienie.

3. ANALIZA NUMERYCZNA TURBINY WIATROWEJ

Numeryczną analizę opływu modelu turbiny wiatrowej typu HA

wykorzystując metody obliczeniowej mechaniki płynów (Computational Fluid Dynamics

użyto wersji bezpłatnej dla studentów programu Autodesk^® Flow Desig

symuluje przepływ powietrza i umożliwia testowanie modeli numerycznych w wirtualnym tunelu aerodynamicznym 3D (11). Numeryczne analizy opływu wykonano w trybie statycznym, gdyż użyty program nie ma możliwości przeprowadzania analiz metodą dynamiczną. Program ten nie umożliwia również zadawania ani zmiany zagęszczania siatki przed dokonaniem analiz. W programie tym nie można także zadać wstępnych obciążeń ani zmieniać kierunku oraz kąta natarcia przepływającego powietrza na dany element.

wiatru przetwarzana jest na energię mechaniczną wału.

Dodatkowo mniejsza prędkość wylotowa powietrza szenia hałasu generowanego

Turbiny silników turbowentylatorowych muszą charakteryzować się wysoką wytrzymałością i odpornością na wysokie temperatury. Dlatego to łopatki tych turbin charakteryzują się m.in. specjalną geometrią, ewniającą wysoką wytrzymałość na przeciążenia. Na modele geometryczne poszczegółnych łopatek turbiny wiatrowej. Przy ich projektowaniu oparto się na rozwiązaniach stosowanych

torowych.

c)

e geometryczne łopatek kierowniczych: a) typu o zmiennym skoku.

osadzone są na kierownicach. Łopatki typu rotor (rys. 3.a) obracają się w przeciwnym do siebie kierunku, a łopatki typu stator (rys. 3.b) nie. Łopatki wytwarzając siłę nośną skierowaną na przeciwległe i asymetrycznie ustawione łopatki typu stator, które, w zależności od ich iększają ową siłę oraz

ANALIZA NUMERYCZNA TURBINY WIATROWEJ

Numeryczną analizę opływu modelu zaprojektowanej turbiny wiatrowej typu HAWT wykonano, wykorzystując metody obliczeniowej mechaniki płynów - CFD). Do tego celu bezpłatnej dla studentów i nauczycieli Flow Design. Oprogramowanie to symuluje przepływ powietrza i umożliwia testowanie modeli numerycznych w wirtualnym tunelu Numeryczne analizy opływu wykonano w trybie statycznym, gdyż użyty program nie ma możliwości przeprowadzania analiz metodą dynamiczną. Program ten nie umożliwia również ani zmiany zagęszczania siatki przed dokonaniem analiz. W programie tym nie można także zadać wstępnych obciążeń ani zmieniać kierunku oraz kąta natarcia przepływającego powietrza na dany

(4)

TURBINA WIATROWA O POZIOMEJ OSI OBROTU Z ELEMENTAMI SILNIKA (...) Założono, że wszystkie elementy innowacyjnej turbiny

wiatrowej wykonane są z twardego polichlorku winylu PVC-U ze względu na jego właściwości mechaniczne (m.in. wysoką sztywność i wytrzymałość), plastyczne, wysoką odporność na wpływy atmosferyczne oraz gęstość, która przyczyniła się do redukcji masy całej konstrukcji.

Wymiary wirtualnego tunelu aerodynamicznego dobrano proporcjonalnie do wymiarów turbiny, zgodnie z sugestiami zawartymi w (11). Przyjęto wstępną wartość prędkości przepływu powietrza jako 100 ^m/s, a jej rozkład na całej płaszczyźnie wstępnej tunelu przyjęto jako równomierny. Przyjęty kąt natarcia wynosił 90°. W obliczeniach przyjęto następujące założenia:

− symetrię geometrii i symetrię przepływu – co umożliwiło użycie modelu połówkowego,

− zagadnienie policzono jako stan ustalony.

Badania przeprowadzone zostały w płaszczyźnie przepływu powietrza przez turbinę. Wyniki analiz przedstawiono w postaci płaszczyzn oraz linii prądów Na płaszczyznach przedstawiono kontury ciśnienia oraz wektory prędkości na wskroś przepływu.

Na rys. 4 zamieszczono wyniki obliczeń numerycznych rozkładu przepływu prędkości dla całej turbiny wiatrowej. Powietrze napływając na turbinę wiatrową ma równomierną prędkość. Następnie na obszarze odpowiadającym średnicy początkowej pierścienia zewnętrznego zaobserwować można wzrost prędkości przepływu mas powietrza. Obszar przyspieszonego ruchu mas powietrza utrzymuje się nie tylko wzdłuż całej długości przekroju turbiny, ale także poza nią, przy czym średnica tego obszaru od strony zawietrznej odpowiada średnicy pierścienia wewnętrznego. Uzyskane wyniki potwierdzają również prawidłowe przyjęcie kształtu pierścienia zewnętrznego – dyfuzora.

Zwiększająca się jego średnica od strony nawietrznej stanowi powierzchnię oporową, uniemożliwiającą przepływ powietrza. Natomiast od strony zawietrznej zaobserwować można obszar o prędkości przepływu mas powietrza zbliżonej do zera. Powierzchnia tego obszaru odpowiada różnicy średnic pomiędzy pierścieniem zewnętrznym, a środkowym.

Rys. 4 Rozkład wypadkowej prędkości przepływu powietrza dla 100 ^m/s

Na rys. 5 zamieszczono wyniki numerycznych obliczeń dotyczących cisnienia statycznego.

Rys. 5 Rozkład ciśnienia statycznego dla prędkości 100 m/s Analizując uzyskane wyniki można zuważyć, iż w obszarze odpowiadającym podwyższonym prędkościom przepływu mas powietrza od strony zawietrznej nastąpiło znaczne obniżenie ciśnienia statycznego.

Obszar ten zajmuje całe wnętrze turbiny wiatrowej oraz, dzięki zaprojektowanej konstrukcji pierścienia zewnętrznego, również cały obszar za turbiną. Zjawisko to przyczynia się do dodatkowego zasysania mas powietrza sprzed turbiny.

Na rys. 6. i rys. 7. zamieszczono wyniki obliczeń numerycznych dla łopatki typu rotor dotyczące rozkładu prędkości przepływu powietrza i ciśnienia statycznego, odpowiednio.

(5)

Rys. 6. Rozkład wypadkowej prędkości przepływu powietrza dla 100 ^m/s dla łopatek typu rotor

Rys. 7 Rozkład ciśnienia statycznego dla prędkości 100 m/s dla łopatek typu rotor

Analizy wykazały, że zastosowanie sekwencji obracających się w tym samym kierunku łopatek typu rotor o założonej geometrii, znajdujących się w dwóch rzędach, powoduje znaczny spadek ciśnienia za nimi, co powoduje efekt „zassania” strumienia powietrza przy wylocie z turbiny.

Na rys. 7. i rys. 8. zamieszczono wyniki obliczeń numerycznych dla łopatki typu stator, dotyczące rozkładu prędkości przepływu powietrza i ciśnienia statycznego, odpowiednio.

Rys. 8 Rozkład wypadkowej prędkości przepływu powietrza dla 100 m/s dla łopatek typu stator

Rys. 9 Rozkład ciśnienia statycznego dla prędkości 100 m/s dla łopatek typu stator

Analizy wykazały, że zastosowanie nieruchomych łopat typu stator oraz ich umieszczenie pomiędzy dwoma

rzędami ruchomych łopat typu rotor w przeciwnych do siebie kierunkach powoduje powstawanie dużej siły nośnej na każdej z nich oraz duży spadek ciśnienia za każdą z nich. Następuje również sprężanie powietrza przez nie przepływającego, co równoznaczne jest ze zwiększeniem prędkości jego przepływu.

Na rys. 10. i rys. 11. zamieszczono wyniki obliczeń numerycznych dla łopatek kierowniczych wirnika o zmiennym skoku, dotyczące rozkładu prędkości przepływu powietrza i ciśnienia statycznego, odpowiednio.

Rys. 10 Rozkład wypadkowej prędkości przepływu powietrza dla 100 m/s dla łopatek kierowniczych wirnika o zmiennym skoku

Rys. 11 Rozkład ciśnienia statycznego dla prędkości 100 m/s dla łopatek kierowniczych wirnika o zmiennym skoku

Analizy wykazały, że zastosowanie łopatek obracjacych się w odpowiedniej sekwencji na wale wraz z założonym ich kształtem oraz zmiennym skokiem przyczynia się do zwiększenia momentu obrotowego wału przy mniejszej prędkości powietrza na wlocie, ale pod dużym kątem natarcia. Sytuacja to ma również miejsce przy dużych prędkościach powietrza na wlocie i małych kątach natarcia.

4. PODSUMOWANIE

W badaniach przedstawionych w niniejszym artykule autorzy podjęli próbę zmodyfikowania konstrukcji typowej turbiny wiatrowej typu HAWT w celu zmak- symalizowania jej sprawności energetycznej. Zastosowa- no m.in. zwielokrotnioną liczbę pierścieni, przy czym każdy z nich miał inną geometrię przekroju poprzecznego oraz inny kształt, co nadało im inne właściwości pracy w konstrukcji. Konstrukcja pierścienia zewnętrz- nego na jego końcu została przeciwległe „rozwarstwio- na”, co spowodowało, że działa on tak samo jak dwu- przepływowy wentylatorowy silnik RR, tj. tzw. system

(6)

TURBINA WIATROWA O POZIOMEJ OSI

bajpasów, przez które przepływa okrężnie osobna masa powietrza zwiększająca ciąg turbiny.

pierścień wewnętrzny turbiny wiatrowej

swoją unikalną geometrię powoduje, iż podczas jednocz snego przepływu mas powietrza – po jego wewnętrznej i zewnętrznej stronie – strugi zderzają się

kątami, tworząc przestrzenny toroidalny wir aerodyn miczny zasysający powietrze za turbinę. Ponadto wyk rzystano wał o konstrukcji zwiększając

lekkość konstrukcji turbiny oraz specjalne stopniowanie na jego końcu, które wspomaga przepływ powietrza.

W zmodyfikowanej konstrukcji turbiny wiatrowej z sowano również układy kilkudziesięciu łopat

kształtach i przekrojach. Na wlocie turbiny umieszczono nieruchome łopatki kierunkowe przepływu powietrza, które powodują przyspieszenie oraz bezpośrednie skier wanie przepływającego powietrza na łopat

Łopatki te w celu możliwości zmiany ich kąt zależności od prędkości przepływu mas

dają układ niezależnego sterowania. W dalszej konstru cji turbiny wiatrowej zaprojektowano

chomych, o zmiennej – w ich górnej części statorów przepływu powietrza, których

stabilizacja strumienia masy przepływającego powietrza

Literatura

1. Nalepa K., Miąskowski W., Pietkiewicz P., Piechocki J., Boga yn 2011.

2. Jamieson P.: Innovation in wind turbine design. John Wiley & Sons, 2011. ISBN 9780470699812.

3. Paulides J., Encica L., Jansen J., Lomonova E

drive generator. In: Proceedings of the IEEE international 2009. p. 1368–73.

4. Zhong Y., Critoph R. E., Thorpe R BaCl2–NH3 pair in a vermiculite host

5. UK HE. Wind power. http://www.homeenergyuk.com/domestic/green 6. Alibaba. WindWall 3 kW wind turbine.

109199832.html Dostęp: 25.10.2016

7. Newman B. G.: Multiple actuator disc theory for wind turbines, Aerodynamics” 1986, 24, p. 215-225

8. Davis S.: A Wind Turbine Without Blades blades Dostęp: 25.10.2016

9. Stinson L.: The future of wind turbines?

turbines-no-blades/ Dostęp: 25.10.2016 10. Dobrowolski A.: Inwestycje w niskoe

Bieżące działania prezesa Urzędu Regulacji Energetyki 11. Help oprogramowania Autodesk http://help.autodesk.com

Artykuł dostępny na podstawie licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0 Polska.

http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pl

O POZIOMEJ OSI OBROTU Z ELEMENTAMI

okrężnie osobna masa Zaprojektowany turbiny wiatrowej ze względu na podczas jednocze- po jego wewnętrznej i strugi zderzają się pod różnymi tworząc przestrzenny toroidalny wir aerodyna- miczny zasysający powietrze za turbinę. Ponadto wyko- jącej wydajność i lekkość konstrukcji turbiny oraz specjalne stopniowanie

rzepływ powietrza.

W zmodyfikowanej konstrukcji turbiny wiatrowej zasto- kilkudziesięciu łopatek o różnych

turbiny umieszczono kierunkowe przepływu powietrza, eszenie oraz bezpośrednie skierowanie przepływającego powietrza na łopatki wirnika.

ich kąta natarcia w mas powietrza posia-

W dalszej konstruk- sekwencję nieru- w ich górnej części – geometrii,

ych zadaniem jest przepływającego powietrza.

Następnie zaprojektowano odpowiedni

mniejszej liczby niż stosowana w silnikach odrzutowych ruchomych łopatek rotorów i nieruchomych statorów.

Łopatki te umieszczono w następującej sekwencji:

chome rotory, po nich nieruchome

nym kierunku do rotorów statory i znów w prze głym kierunku umieszczone do statorów

cja ta przyczynia się do powstania

każdej z kilkudziesięciu łopatek statorów i rotorów, co konsekwencji prowadzi do kompresj

odrzutu tak, jak ma to miejsce

Ten system łopat zabudowano specjalnym kompresor składającym się z dwóch różnych od siebie geometryc nych pierścieni, które w połączeniu z rotorami, statorami i profilowaną końcówką wału powodują maksymalną kompresję i podciśnienie, zwiększając

pływ masy powietrza w turbinie.

Wyniki uzyskane z przeprowadzonych badań numeryc nych w programie Autodesk Flow Design

sprawność nowatorskiej konstrukcji kilkukrotnie zwię sza sprawność turbiny poprzez zwiększanie prędkości przepływu przez nią wiatru, a co za tym idzie, znacznie efektywniejsze pozyskiwanie energii z wiatru.

Nalepa K., Miąskowski W., Pietkiewicz P., Piechocki J., Bogacz P.: Poradnik małej energetyki wiatrowej.

Innovation in wind turbine design. John Wiley & Sons, 2011. ISBN 9780470699812.

, Lomonova E., van Wijck D.: Small-scale urban Venturi

drive generator. In: Proceedings of the IEEE international conference electric machines and drives, IEMDC'09;

, Thorpe R., Tamainot-Telto Z., Aristov Y. I.: Isothermal sorption characteristics of the vermiculite host matrix. Appl Therm Eng 2007, 27, p. 2455–62.

http://www.homeenergyuk.com/domestic/green-power/wind-power turbine. http://french.alibaba.com/product-free/windwall Dostęp: 25.10.2016.

Multiple actuator disc theory for wind turbines, “Journal of Wind Engineering and Industrial 225.

Davis S.: A Wind Turbine Without Blades. 2015. http://powerelectronics.com/blog/wind

ure of wind turbines? No blades. 2015. https://www.wired.com/2015/05/future : 25.10.2016

Inwestycje w niskoemisyjną energetykę na terenach niezurbanizowanych i terenach wiejskich.

łania prezesa Urzędu Regulacji Energetyki, Warszawa 2013 http://help.autodesk.com Dostęp: 25.10.2016

http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pl

OBROTU Z ELEMENTAMI SILNIKA (...) odpowiednią sekwencję w silnikach odrzutowych, ruchomych łopatek rotorów i nieruchomych statorów.

Łopatki te umieszczono w następującej sekwencji: ru- nieruchome, zwrócone w przeciw- statory i znów w przeciwle- do statorów rotory. Sekwen- wstania dużej siły nośnej na

statorów i rotorów, co w kompresji powietrza i jego ma to miejsce w silniku odrzutowym.

specjalnym kompresorem, składającym się z dwóch różnych od siebie geometrycz- nych pierścieni, które w połączeniu z rotorami, statorami i profilowaną końcówką wału powodują maksymalną zwiększając tym samym prze-

uzyskane z przeprowadzonych badań numerycznych w programie Autodesk Flow Design wykazują, że sprawność nowatorskiej konstrukcji kilkukrotnie zwięk- sza sprawność turbiny poprzez zwiększanie prędkości przepływu przez nią wiatru, a co za tym idzie, znacznie

pozyskiwanie energii z wiatru.

cz P.: Poradnik małej energetyki wiatrowej. Olszt-

Innovation in wind turbine design. John Wiley & Sons, 2011. ISBN 9780470699812.

scale urban Venturi wind turbine: direct- conference electric machines and drives, IEMDC'09;

sorption characteristics of the

Dostęp: 25.10.2016 free/windwall-3 kw-windturbine-

of Wind Engineering and Industrial

http://powerelectronics.com/blog/wind-turbine-without-

https://www.wired.com/2015/05/future-wind-

niezurbanizowanych i terenach wiejskich.