Dikey eksenli rüzgar türbini (DERT), ana rotor milinin rüzgara enine yerleştirildiği ve ana bileşenlerin türbinin tabanında yer aldığı bir rüzgar türbin türüdür. Bu düzenleme, jeneratör ve dişli kutusunun yere yakın yerleştirilmesine olanak tanıyarak servis ve onarımı kolaylaştırır. DERT'lerin rüzgara doğrultulmasına gerek yoktur, bu ise rüzgar algılama ve yönlendirme mekanizmalarına olan ihtiyacı ortadan kaldırır. İlk tasarımların (Savonius, Darrieus ve giromill) başlıca dezavantajları arasında her devir sırasında önemli tork dalgalanması ve kanatlar üzerindeki büyük bükülme momentleri vardı. Daha sonraki tasarımlar, kanatları sarmal olarak (Gorlov tipi) süpürerek tork dalgalanmasını giderdi.
Savonius dikey eksenli rüzgar türbinleri (DERT) yaygın değildir, ancak küçük yatay eksenli rüzgar türbinleriyle (YERT) karşılaştırıldığında basitlikleri ve bozulmuş akış alanlarında daha iyi performansları, bunları kentsel ortamda dağıtılmış üretim cihazları için iyi bir alternatif haline getirir.
Dikey eksenli bir rüzgar türbininin ekseni rüzgar akım çizgilerine dik ve yere diktir. Bu seçeneği içeren daha genel bir terim, "enine eksenli rüzgar türbini" veya "çapraz akışlı rüzgar türbini"dir. Örneğin, orijinal Darrieus patenti, ABD patenti 1835018, her iki seçeneği de içerir.
Savonius rotoru gibi sürükleme tipi DERT'ler tipik olarak Darrieus rotorları ve siklotürbinler gibi kaldırma esaslı DERT'lerden daha az uç hız oranlarında çalışır.
Bilgisayar modellemesi, dikey eksenli rüzgar türbinleri kullanılarak inşa edilen rüzgar santrallerinin daha az türbülans yaptıkları için geleneksel yatay eksenli rüzgar türbinlerinden %15 daha verimli olduğunu göstermektedir.
Genel aerodinamik
Darrieus türbinine etki eden kuvvetler ve hızlar şekil 1'de gösterilmiştir. Oluşan hız vektörü , kesintisiz yukarı akış hava hızı ve ilerleyen kanat hız vektörü 'nin vektörel toplamıdır.
Bu nedenle yaklaşan akışkan hızı her döngüde değişir. Maksimum hız ve minimum hız için bulunur ki burada azimut veya yörünge kanadı konumudur. Hücum açısı , yaklaşan hava hızı W ile kanat kirişi arasındaki açıdır. Oluşan hava akışı, makinenin yukarı akış bölgesindeki kanada değişen, pozitif bir saldırı açısı yaparak makinenin aşağı akış bölgesindeki işareti değiştirir.
Ek şekilde görüldüğü gibi açısal hızın geometrik değerlendirmelerinden şu sonuç çıkar:
ve:
Teğetsel ve normal bileşenlerin sonucu olarak bağıl hız çözüldüğünde şu sonuç çıkar:
Böylece, yukardakilerin uç hız oranı tanımlarıyla birleştirilmesi, oluşan hız için aşağıdaki ifadeyi verir:
Hücum açısı şu formülle hesaplanır:
Yukarıdaki yerine koyduğunuzda şu sonuç bulunur:
Oluşan aerodinamik kuvvet, kaldırma (L) - sürükleme (D) bileşenlerine veya normal (N) - teğetsel (T) bileşenlere ayrılır.
Kuvvetlerin çeyrek kiriş noktasında etkili olduğu kabul edilir ve atış momenti (ing: pitching moment) aerodinamik kuvvetleri çözecek şekilde belirlenir. Havacılık terimleri kaldırma ve sürükleme, yaklaşan net bağıl hava akışı boyunca (kaldırma) ve boyunca oluşan (sürükleme) kuvvetleri ifade eder. Teğetsel kuvvet kanadın hızı boyunca etki ederek kanadı kendi etrafında çeker, normal kuvvet ise radyal olarak etki ederek mil yataklarını iter.
Kaldırma ve sürükleme kuvveti, kanadın etrafındaki dinamik durma, sınır tabakası vb. gibi aerodinamik kuvvetlerle uğraşırken faydalıdır; küresel performans, yorulma yükleri vb. ile uğraşırken normal teğetsel bir çerçeveye sahip olmak daha uygundur.
Kaldırma ve sürükleme katsayıları genellikle bağıl hava akışının dinamik basıncıyla normalleştirilirken, normal ve teğetsel katsayılar genellikle müdahale edilmemiş akış yukarı akışkan hızının dinamik basıncıyla normalleştirilir.
A = Kanat Alanı (kanat/rotor yüksekliği ile rotor çapı çarpımına eşit olan Süpürme Alanı ile karıştırılmamalıdır),
R = Türbin yarıçapı
Rüzgar türbininin emebileceği güç miktarı P:
Burada güç katsayısı, havanın yoğunluğu, türbinin süpürülen alanı ve rüzgar hızıdır.
Tipler
Dikey eksenli rüzgar türbinlerinin Savonius Rüzgar türbini ve Darrieus rüzgar türbini olarak iki ana tipi vardır. Darrieus rotoru, sarmal şekilli, disk benzeri ve düz kanatlı H rotor dahil olmak üzere çeşitli alt formlardadır. Bu türbinler tipik olarak kaldırma kuvvetleri tarafından tahrik edilen ve yüksek hızlara ulaşmalarına olanak tanıyan üç ince rotor kanatlıdır.[1]
Dikey rüzgar türbinleri için aşağıda ayrıntıları verilen çeşitli basit tasarımlar vardır. Uygulamada, geliştiricilerin sıklıkla çeşitli dikey rüzgar türbini biçimleri oluşturma konusundaki yaratıcılıklarını sergilediği birçok çeşit ve kombinazyonla karşılaşabilirsiniz.
Savonius
Savonius rüzgâr türbini (SWT), sürükleme tipi bir DERT'dir. Ortak tasarım, gelen rüzgarı yakalayan iki veya üç kepçeli dönen bir mili kapsar. Basit ve sağlam tasarımı ve nispeten düşük verimliliği nedeniyle güvenilirliğin verimlilikten daha önemli olduğu durumlarda kullanılır.
Savonius rüzgar türbininin az verimliliğinin bir nedeni, türbinin kabaca yalnızca yarısının pozitif tork üretmesi, diğer tarafının ise rüzgara karşı hareket etmesi ve dolayısıyla negatif tork üretmesidir.
SWT'nin bir çeşidi, sarmal şekilli kanatlara ve yüksek hızlı rüzgar koşullarında otomatik sarma mekanizmalı Harmony rüzgar türbinidir.
Darrieus
Darrieus rüzgâr türbini kaldırma tipi bir DERT'dir. Orijinal tasarım, uçları dönen bir mile tutturulmuş birçok kavisli kanadı içeriyordu. Ancak H-rotor veya Giromill Darrieus rüzgar türbinleri denilen düz dikey kanat profillerini kullanan tasarımlar da vardır. Ayrıca Darrieus rüzgar türbininin kanatları, torku devir boyunca eşit şekilde yayarak türbin üzerindeki tork dalgalanma etkisini azaltmak için sarmal şeklinde yapılabilir.
Kaldırma tipi cihazlar olan Darrieus rüzgar türbinleri, Savonius rüzgar türbini gibi sürükleme tipi rüzgar türbinlerine kıyasla rüzgardan daha fazla güç çıkarabilir.
Döner kanat
Döner kanatlı rüzgar türbinleri veya döner kanatlı rüzgar türbinleri, kanat profilinin merkezinden geçen dikey mil etrafında 360 derecelik dönüş oluşturmak için 1 adet dikey duran, sarmal olmayan kanat profilini kullanan, kaldırma tipi DERT'lerin yeni bir kategorisidir.
Avantajlar
DERT'ler, geleneksel yatay eksenli rüzgar türbinlerine (YERT'ler) göre birçok avantaj sunar:
- Çok yönlü DERT'lerin rüzgarı takip etmesi gerekmeyebilir. Bu, rotoru yalpalamak ve kanatları eğmek için karmaşık mekanizmaya ve motorlara ihtiyaç duymadıkları anlamına gelir.
- Şanzıman değişimi ve bakımı daha kolay ve verimlidir çünkü operatörün havada yüzlerce metrede çalışmasını gerektirmek yerine şanzımana zemin seviyesinden erişilebilir. Motor ve dişli kutusu arızaları genellikle önemli işletme ve bakım hususlarıdır.
- Bazı tasarımlarda betonun karayoluyla taşınmasını ve kurulumun çevresel etkisini azaltan vidalı kazık temeller kullanılabilir. Vidalı kazıklar kullanım ömrünün sonunda tamamen geri dönüştürülebilir.
- DERT'ler, mevcut YERT'ların altındaki YERT rüzgar santrallerine kurularak güç çıkışını tamamlayabilir.
- DERT'ler YERT'lara uygun olmayan koşullarda çalışabilir. Örneğin düzensiz, yavaş rüzgarlı yer seviyesi bağlamlarında çalışabilen Savonius rotoru, en 'verimsiz', sürükleme tipi DERT olmasına rağmen sıklıkla uzak veya gözetimsiz konumlarda kullanılır.
- YERT'lere kıyasla daha az gürültülü çalışır.
- Kuşlar için tehlikesi azdır.
Dezavantajları
DERT rüzgar türbininin hızı arttıkça, gücü de artar, ancak belirli bir tepe noktasında, rüzgar türbini hızı en yüksek seviyesindeyken bile güç kademeli olarak sıfıra düşer. Bu nedenle, disk frenler, yüksek rüzgar koşullarında bir rüzgar türbininin hızını yavaşlatmak için kullanılır. Ancak bazen disk freninin aşırı ısınması nedeniyle türbin alev alabilir.
DERT'ler, hücum açısının hızla değişmesi nedeniyle sıklıkla kanatların dinamik durmasından muzdariptir.
DERT'in kanatları, her dönüş sırasında uygulanan kuvvetlerdeki geniş çeşitlilik nedeniyle yorulmaya eğilimlidir. Dikey yönelimli kanatlar, her dönüşte bükülüp eğilebilir, bu ise kullanma ömürlerini kısaltır.
Sürükleme tiplerinin dışında, DERT'lerin YERT'lere göre daha az güvenilir olduğu kanıtlanmıştır ancak modern tasarımlar birçok erken dönem sorununu aşmıştır.
Araştırma
2021 tarihli bir çalışmada, DERT'lerin karşılaştırılabilir bir YERT kurulumunu %15 oranında geçmesine izin veren bir DERT yapılandırması simüle edildi. 11.500 saatlik bir simülasyon, kısmen bir şebeke oluşumu kullanılarak artan verimliliği gösterdi. Bir etki, şebekeye yerleştirilmiş YERT'lerden kaynaklanan ve verimliliği düşüren aşağı akış türbülansından kaçınmaktır. Diğer optimizasyonlar arasında dizi açısı, dönüş yönü, türbin aralığı ve rotor sayısı yer aldı.
2022'de Norveçli World Wide Wind' firması, iki set ters dönen kanatlı yüzen DERT'leri tanıttı. İki set eş merkezli millere sabitlenmiştir. Her birine bağlı bir türbin vardır. Biri rotora, diğeri statora bağlıdır. Bu, statik bir statora kıyasla birbirlerine göre hızlarını iki katına çıkarma etkisine sahiptir. En büyük YERT'lere kıyasla çıktıyı iki katından fazla artırdıkları iddia edildi.
YERT'ler kulenin tepesinde ağır aktarma organları, dişli kutuları, jeneratörler ve kanatlar gerektirir ve bu da ağır su altı dengeleyicileri gerektirir. DERT'ler ağır bileşenlerin çoğunu kulenin altına yerleştirir ve bu da dengeleyici ihtiyacını azaltır. Kanatlar konik bir alanı süpürür ve bu da her kulenin rüzgar altı yönündeki türbülansı azaltmaya yardımcı olur ve maksimum kule yoğunluğunu artırır. Şirket 400 m (1.300 ft) 40 megavatlık bir ünite inşa edeceğini iddia etmektedir.
Uygulamalar
Bireysel (ev veya ofis) kullanım için tasarlanmış küçük bir DERT olan Windspire, 2000'lerin başında ABD'li şirket Mariah Power tarafından geliştirildi. Şirket, Haziran 2008'e kadar ABD genelinde birkaç ünitenin kurulduğunu bildirdi.
Ann Arbor, Michigan merkezli bir şirket olan Arborwind, 2013 yılı itibarıyla ABD'deki çeşitli yerlere kurulmuş olan patentli küçük bir DERT üretmektedir.
2011 yılında, Sandia Ulusal Laboratuvarları rüzgar enerjisi araştırmacıları, DERT tasarım teknolojisini açık deniz rüzgar çiftliklerine uygulamak için beş yıllık çalışma başlattı. Araştırmacılar şunları belirtti: "Açık deniz rüzgar gücünün ekonomisi, kurulum ve işletme zorlukları nedeniyle kara tabanlı türbinlerden farklıdır. DERT'ler, rüzgar enerjisinin maliyetini azaltabilecek üç büyük avantaj sunar: daha alçak türbin ağırlık merkezi; azaltılmış makine karmaşıklığı ve çok büyük boyutlara daha iyi ölçeklenebilirlik. Daha düşük ağırlık merkezi, su üzerinde daha iyi denge ve daha az yerçekimi yorulma yükleri anlamına gelir. Ayrıca, DERT'deki tahrik sistemi yüzeyde veya yüzeye yakındır, bu da bakımı daha kolay ve daha az zaman alıcı hale getirebilir. Daha az parça, daha az yorulma yükleri ve daha basit bakım, bakım maliyetlerinin düşmesine yol açar."
2010'ların başında Güney Kaliforniya'da Caltech havacılık profesörü John Dabiri tarafından 24 ünitelik bir DERT gösteri alanı kuruldu. Tasarımı, 2013'te Alaska'daki Igiugig köyünde kurulan 10 ünitelik bir üretim çiftliğine dahil edildi.
Dulas, Anglesey, Mart 2014'te Port Talbot kıyısındaki dalgakırana bir prototip DERT kurmak için izin aldı. Türbin, Galler merkezli C-FEC (Swansea) tarafından tedarik edilen yeni bir tasarımdır ve iki yıllık bir deneme için çalıştırılacaktır. Bu DERT, ilerleyen kanatlardan gelen rüzgarı engelleyen bir rüzgar kalkanı içerir ve bu nedenle yukarıda tartışılan "yumurta çırpıcı" tipteki DERT'lerin aksine bir rüzgar yönü sensörü ve bir konumlandırma mekanizması gerektirir.
Kanada merkezli bir şirket olan StrongWind, 2023 itibarıyla çeşitli Kanada ve uluslararası yerlere kurulmuş patentli kentsel DERT üretmektedir.
Mimar Michael Reynolds (Earthship ev tasarımlarıyla tanınır) Dynasphere adlı 4. nesil bir DERT geliştirdi. İki adet 1,5 kW jeneratörü vardır ve çok düşük hızlarda elektrik üretebilmektedir.
Ayrıca bakınız
Kaynakça
- ^ Jha, A. R. (2010). Wind turbine technology. Boca Raton, Florida, USA: CRC Press.
- ^ Raciti Castelli, Marco; Englaro, Alessandro; Benini, Ernesto (2011). "The Darrieus wind turbine: Proposal for a new performance prediction model based on CFD". Energy. 36 (8). ss. 4919-4934. doi:10.1016/j.energy.2011.05.036.
- ^ Battisti, L.; Brighenti, A.; Benini, E.; Castelli, M. Raciti (Eylül 2016). "Analysis of Different Blade Architectures on small VAWT Performance". Journal of Physics: Conference Series. 753 (6). s. 062009. Bibcode:2016JPhCS.753f2009B. doi:10.1088/1742-6596/753/6/062009. hdl:11572/152690.
- ^ Longo, Riccardo; Nicastro, Patricia; Natalini, Matteo; Schito, Paolo; Mereu, Riccardo; Parente, Alessandro (Ağustos 2020). "Impact of urban environment on Savonius wind turbine performance: A numerical perspective" (PDF). Renewable Energy. Cilt 156. ss. 407-422. doi:10.1016/j.renene.2020.03.101. hdl:11311/1136273.
- ^ "Vertical turbines could be the future for wind farms". EurekAlert!.
- ^ Hansen, Joachim Toftegaard; Mahak, Mahak; Tzanakis, Iakovos (Haziran 2021). "Numerical modelling and optimization of vertical axis wind turbine pairs: A scale up approach". Renewable Energy. Cilt 171. ss. 1371-1381. doi:10.1016/j.renene.2021.03.001.
- ^ Islam, M.; Ting, D.; Fartaj, A. (2008). "Aerodynamic models for Darrieus-type straight-bladed vertical axis wind turbines". Renewable and Sustainable Energy Reviews. 12 (4). ss. 1087-1109. doi:10.1016/j.rser.2006.10.023.
- ^ "Vertical Axis Wind Turbine development, Guilherme Silva" (PDF).
- ^ El Kasmi, Amina; Masson, Christian (2008). "An extended k–ε model for turbulent flow through horizontal-axis wind turbines". Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. Cilt 96. ss. 103-122. doi:10.1016/j.jweia.2007.03.007.
- ^ Eriksson, S.; Bernhoff, H.; Leijon, M. (2008). "Evaluation of different turbine concepts for wind power". Renewable and Sustainable Energy Reviews. 12 (5). ss. 1419-1434. doi:10.1016/j.rser.2006.05.017.
- ^ "Harmony Turbines – ...we now have the power to change the world!". harmonyturbines.com. Erişim tarihi: 20 Ekim 2022.
- ^ Wicaksono, Yoga Arob; Tjahjana, Dominicus Danardono Dwi Prija; Hadi, Syamsul (2018). "Influence of omni-directional guide vane on the performance of cross-flow rotor for urban wind energy". The 3rd International Conference on Industrial. AIP Conference Proceedings. 1927 (1). s. 030040. Bibcode:2018AIPC.1931c0040W. doi:10.1063/1.5024099. ISSN 0094-243X.
- ^ "Another Approach to Wind". Mechanical Engineering. 126 (6). 1 Haziran 2004. ss. 28-31. doi:10.1115/1.2004-JUN-2.
- ^ Erik Möllerström; Fredric Ottermo; Jonny Hylander; Hans Bernhoff (2016). "Noise Emission of a 200 kW Vertical Axis Wind Turbine" (PDF). Energies. Cilt 9. s. 19. doi:10.3390/en9010019. Erişim tarihi: 15 Eylül 2022.
- ^ "Bird-Safe Wind Turbines". 12 Eylül 2018. Erişim tarihi: 15 Eylül 2022.
- ^ Anish Paudel; Mahato, Rahul; Devkota, Santosh; Sandip Paudel (Ağustos 2022). "DESIGN AND ANALYSIS OF HARMONY WIND TURBINE". doi:10.13140/RG.2.2.33181.38883.
- ^ Buchner, A.-J.; Soria, J.; Honnery, D.; Smits, A. J. (2018). "Dynamic stall in vertical axis wind turbines: Scaling and topological considerations". Journal of Fluid Mechanics. Cilt 841. ss. 746-766. Bibcode:2018JFM...841..746B. doi:10.1017/jfm.2018.112.
- ^ Buchner, A.-J.; Lohry, M. W.; Martinelli, L.; Soria, J.; Smits, A. J. (2015). "Dynamic stall in vertical axis wind turbines: Comparing experiments and computations". Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. Cilt 146. ss. 163-171. doi:10.1016/j.jweia.2015.09.001.
- ^ Simão Ferreira, Carlos; Van Kuik, Gijs; Van Bussel, Gerard; Scarano, Fulvio (2008). "Visualization by PIV of dynamic stall on a vertical axis wind turbine". Experiments in Fluids. 46 (1). ss. 97-108. Bibcode:2009ExFl...46...97S. doi:10.1007/s00348-008-0543-z.
- ^ Chiras, Dan (2010). Wind Power Basics: A Green Energy Guide. New Society. s. 87. ISBN .
- ^ Ashwill, Thomas D.; Sutherland, Herbert J.; Berg, Dale E. (1 Ocak 2012). A retrospective of VAWT technology. doi:10.2172/1035336 – University of North Texas Libraries, UNT Digital Library https://digital.library.unt.edu; UNT Libraries Government Documents Department vasıtasıyla.
- ^ Kear, Matt; Evans, Ben; Ellis, Rob; Rolland, Sam (Ocak 2016). "Computational aerodynamic optimisation of vertical axis wind turbine blades". Applied Mathematical Modelling. 40 (2). ss. 1038-1051. doi:10.1016/j.apm.2015.07.001. ISSN 0307-904X.
- ^ Koop, Fermin (27 Nisan 2021). . ZME Science. 27 Nisan 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Nisan 2021.
- ^ Blain, Loz (30 Ağustos 2022). "Contra-rotating floating turbines promise unprecedented scale and power". New Atlas. Erişim tarihi: 31 Ağustos 2022.
- ^ LaMonica, Martin (2 Haziran 2008). . CNET. 3 Aralık 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 18 Eylül 2015.
- ^ . Arbor Wind. 10 Mart 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 18 Eylül 2015.
- ^ Holinka, Stephanie (8 Ağustos 2012). . Renewable Energy World. 23 Ağustos 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 18 Eylül 2015.
- ^ Bullis, Kevin (8 Nisan 2013). "Will Vertical Turbines Make More of the Wind?". MIT Technology Review. Erişim tarihi: 18 Eylül 2015.
- ^ a b "C-Fec turbine". C-Fec. Erişim tarihi: 18 Eylül 2015.
- ^ . Renewable Energy Focus. 5 Mart 2014. 10 Mart 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 18 Eylül 2015.
- ^ "strongwind.ca". strongwind.ca (Kanada ingilizcesi). Erişim tarihi: 1 Aralık 2023.
- ^ . Earthship Biotecture. 11 Haziran 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 18 Eylül 2015.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Dikey eksenli ruzgar turbini DERT ana rotor milinin ruzgara enine yerlestirildigi ve ana bilesenlerin turbinin tabaninda yer aldigi bir ruzgar turbin turudur Bu duzenleme jenerator ve disli kutusunun yere yakin yerlestirilmesine olanak taniyarak servis ve onarimi kolaylastirir DERT lerin ruzgara dogrultulmasina gerek yoktur bu ise ruzgar algilama ve yonlendirme mekanizmalarina olan ihtiyaci ortadan kaldirir Ilk tasarimlarin Savonius Darrieus ve giromill baslica dezavantajlari arasinda her devir sirasinda onemli tork dalgalanmasi ve kanatlar uzerindeki buyuk bukulme momentleri vardi Daha sonraki tasarimlar kanatlari sarmal olarak Gorlov tipi supurerek tork dalgalanmasini giderdi Dunyanin en yuksek dikey eksenli ruzgar turbini Cap Chat Quebec tedirVortexis semasiAcik denizde dikey eksenli bir ruzgar turbini Savonius dikey eksenli ruzgar turbinleri DERT yaygin degildir ancak kucuk yatay eksenli ruzgar turbinleriyle YERT karsilastirildiginda basitlikleri ve bozulmus akis alanlarinda daha iyi performanslari bunlari kentsel ortamda dagitilmis uretim cihazlari icin iyi bir alternatif haline getirir Dikey eksenli bir ruzgar turbininin ekseni ruzgar akim cizgilerine dik ve yere diktir Bu secenegi iceren daha genel bir terim enine eksenli ruzgar turbini veya capraz akisli ruzgar turbini dir Ornegin orijinal Darrieus patenti ABD patenti 1835018 her iki secenegi de icerir Savonius rotoru gibi surukleme tipi DERT ler tipik olarak Darrieus rotorlari ve sikloturbinler gibi kaldirma esasli DERT lerden daha az uc hiz oranlarinda calisir Bilgisayar modellemesi dikey eksenli ruzgar turbinleri kullanilarak insa edilen ruzgar santrallerinin daha az turbulans yaptiklari icin geleneksel yatay eksenli ruzgar turbinlerinden 15 daha verimli oldugunu gostermektedir Genel aerodinamikDarrieus turbinine etki eden kuvvetler ve hizlar sekil 1 de gosterilmistir Olusan hiz vektoru W displaystyle vec W kesintisiz yukari akis hava hizi U displaystyle vec U ve ilerleyen kanat hiz vektoru w R displaystyle vec omega times vec R nin vektorel toplamidir W U w R displaystyle vec W vec U left vec omega times vec R right Sekil 1 Darrieus turbininde cesitli azimut konumlari icin etki eden kuvvetler ve hizlar source source source source Sarmal bir Darrieus turbini Bu nedenle yaklasan akiskan hizi her dongude degisir Maksimum hiz 8 0 displaystyle theta 0 circ ve minimum hiz 8 180 displaystyle theta 180 circ icin bulunur ki burada 8 displaystyle theta azimut veya yorunge kanadi konumudur Hucum acisi a displaystyle alpha yaklasan hava hizi W ile kanat kirisi arasindaki acidir Olusan hava akisi makinenin yukari akis bolgesindeki kanada degisen pozitif bir saldiri acisi yaparak makinenin asagi akis bolgesindeki isareti degistirir Ek sekilde goruldugu gibi acisal hizin geometrik degerlendirmelerinden su sonuc cikar Vt Rw Ucos 8 displaystyle V t R omega U cos theta ve Vn Usin 8 displaystyle V n U sin theta Tegetsel ve normal bilesenlerin sonucu olarak bagil hiz cozuldugunde su sonuc cikar W Vt2 Vn2 displaystyle W sqrt V t 2 V n 2 Boylece yukardakilerin uc hiz orani l wR U displaystyle lambda omega R U tanimlariyla birlestirilmesi olusan hiz icin asagidaki ifadeyi verir W U1 2lcos 8 l2 displaystyle W U sqrt 1 2 lambda cos theta lambda 2 Hucum acisi su formulle hesaplanir a tan 1 VnVt displaystyle alpha tan 1 left frac V n V t right Yukaridaki yerine koydugunuzda su sonuc bulunur a tan 1 sin 8cos 8 l displaystyle alpha tan 1 left frac sin theta cos theta lambda right Olusan aerodinamik kuvvet kaldirma L surukleme D bilesenlerine veya normal N tegetsel T bilesenlere ayrilir Kuvvetlerin ceyrek kiris noktasinda etkili oldugu kabul edilir ve atis momenti ing pitching moment aerodinamik kuvvetleri cozecek sekilde belirlenir Havacilik terimleri kaldirma ve surukleme yaklasan net bagil hava akisi boyunca kaldirma ve boyunca olusan surukleme kuvvetleri ifade eder Tegetsel kuvvet kanadin hizi boyunca etki ederek kanadi kendi etrafinda ceker normal kuvvet ise radyal olarak etki ederek mil yataklarini iter Kaldirma ve surukleme kuvveti kanadin etrafindaki dinamik durma sinir tabakasi vb gibi aerodinamik kuvvetlerle ugrasirken faydalidir kuresel performans yorulma yukleri vb ile ugrasirken normal tegetsel bir cerceveye sahip olmak daha uygundur Kaldirma ve surukleme katsayilari genellikle bagil hava akisinin dinamik basinciyla normallestirilirken normal ve tegetsel katsayilar genellikle mudahale edilmemis akis yukari akiskan hizinin dinamik basinciyla normallestirilir CL FL1 2rAW2 CD D1 2rAW2 CT T1 2rAU2R CN N1 2rAU2 displaystyle C L frac F L 1 2 rho AW 2 text text C D frac D 1 2 rho AW 2 text text C T frac T 1 2 rho AU 2 R text text C N frac N 1 2 rho AU 2 A Kanat Alani kanat rotor yuksekligi ile rotor capi carpimina esit olan Supurme Alani ile karistirilmamalidir R Turbin yaricapi Ruzgar turbininin emebilecegi guc miktari P P 12CprAn3 displaystyle P frac 1 2 C p rho A nu 3 Burada Cp displaystyle C p guc katsayisi r displaystyle rho havanin yogunlugu A displaystyle A turbinin supurulen alani ve n displaystyle nu ruzgar hizidir TiplerDikey eksenli ruzgar turbinlerinin Savonius Ruzgar turbini ve Darrieus ruzgar turbini olarak iki ana tipi vardir Darrieus rotoru sarmal sekilli disk benzeri ve duz kanatli H rotor dahil olmak uzere cesitli alt formlardadir Bu turbinler tipik olarak kaldirma kuvvetleri tarafindan tahrik edilen ve yuksek hizlara ulasmalarina olanak taniyan uc ince rotor kanatlidir 1 Dikey ruzgar turbinleri icin asagida ayrintilari verilen cesitli basit tasarimlar vardir Uygulamada gelistiricilerin siklikla cesitli dikey ruzgar turbini bicimleri olusturma konusundaki yaraticiliklarini sergiledigi bircok cesit ve kombinazyonla karsilasabilirsiniz Dikey Eksenli Ruzgar Turbin cesitleriSavonius Iki kepceli Savonius turbininin sematik cizimi Savonius ruzgar turbini SWT surukleme tipi bir DERT dir Ortak tasarim gelen ruzgari yakalayan iki veya uc kepceli donen bir mili kapsar Basit ve saglam tasarimi ve nispeten dusuk verimliligi nedeniyle guvenilirligin verimlilikten daha onemli oldugu durumlarda kullanilir Savonius ruzgar turbininin az verimliliginin bir nedeni turbinin kabaca yalnizca yarisinin pozitif tork uretmesi diger tarafinin ise ruzgara karsi hareket etmesi ve dolayisiyla negatif tork uretmesidir SWT nin bir cesidi sarmal sekilli kanatlara ve yuksek hizli ruzgar kosullarinda otomatik sarma mekanizmali Harmony ruzgar turbinidir Darrieus Darrieus ruzgar turbini kaldirma tipi bir DERT dir Orijinal tasarim uclari donen bir mile tutturulmus bircok kavisli kanadi iceriyordu Ancak H rotor veya Giromill Darrieus ruzgar turbinleri denilen duz dikey kanat profillerini kullanan tasarimlar da vardir Ayrica Darrieus ruzgar turbininin kanatlari torku devir boyunca esit sekilde yayarak turbin uzerindeki tork dalgalanma etkisini azaltmak icin sarmal seklinde yapilabilir Kaldirma tipi cihazlar olan Darrieus ruzgar turbinleri Savonius ruzgar turbini gibi surukleme tipi ruzgar turbinlerine kiyasla ruzgardan daha fazla guc cikarabilir Doner kanat Doner kanatli ruzgar turbinleri veya doner kanatli ruzgar turbinleri kanat profilinin merkezinden gecen dikey mil etrafinda 360 derecelik donus olusturmak icin 1 adet dikey duran sarmal olmayan kanat profilini kullanan kaldirma tipi DERT lerin yeni bir kategorisidir AvantajlarDERT ler geleneksel yatay eksenli ruzgar turbinlerine YERT ler gore bircok avantaj sunar Cok yonlu DERT lerin ruzgari takip etmesi gerekmeyebilir Bu rotoru yalpalamak ve kanatlari egmek icin karmasik mekanizmaya ve motorlara ihtiyac duymadiklari anlamina gelir Sanziman degisimi ve bakimi daha kolay ve verimlidir cunku operatorun havada yuzlerce metrede calismasini gerektirmek yerine sanzimana zemin seviyesinden erisilebilir Motor ve disli kutusu arizalari genellikle onemli isletme ve bakim hususlaridir Bazi tasarimlarda betonun karayoluyla tasinmasini ve kurulumun cevresel etkisini azaltan vidali kazik temeller kullanilabilir Vidali kaziklar kullanim omrunun sonunda tamamen geri donusturulebilir DERT ler mevcut YERT larin altindaki YERT ruzgar santrallerine kurularak guc cikisini tamamlayabilir DERT ler YERT lara uygun olmayan kosullarda calisabilir Ornegin duzensiz yavas ruzgarli yer seviyesi baglamlarinda calisabilen Savonius rotoru en verimsiz surukleme tipi DERT olmasina ragmen siklikla uzak veya gozetimsiz konumlarda kullanilir YERT lere kiyasla daha az gurultulu calisir Kuslar icin tehlikesi azdir DezavantajlariDERT ruzgar turbininin hizi arttikca gucu de artar ancak belirli bir tepe noktasinda ruzgar turbini hizi en yuksek seviyesindeyken bile guc kademeli olarak sifira duser Bu nedenle disk frenler yuksek ruzgar kosullarinda bir ruzgar turbininin hizini yavaslatmak icin kullanilir Ancak bazen disk freninin asiri isinmasi nedeniyle turbin alev alabilir DERT ler hucum acisinin hizla degismesi nedeniyle siklikla kanatlarin dinamik durmasindan muzdariptir DERT in kanatlari her donus sirasinda uygulanan kuvvetlerdeki genis cesitlilik nedeniyle yorulmaya egilimlidir Dikey yonelimli kanatlar her donuste bukulup egilebilir bu ise kullanma omurlerini kisaltir Surukleme tiplerinin disinda DERT lerin YERT lere gore daha az guvenilir oldugu kanitlanmistir ancak modern tasarimlar bircok erken donem sorununu asmistir Arastirma2021 tarihli bir calismada DERT lerin karsilastirilabilir bir YERT kurulumunu 15 oraninda gecmesine izin veren bir DERT yapilandirmasi simule edildi 11 500 saatlik bir simulasyon kismen bir sebeke olusumu kullanilarak artan verimliligi gosterdi Bir etki sebekeye yerlestirilmis YERT lerden kaynaklanan ve verimliligi dusuren asagi akis turbulansindan kacinmaktir Diger optimizasyonlar arasinda dizi acisi donus yonu turbin araligi ve rotor sayisi yer aldi 2022 de Norvecli World Wide Wind firmasi iki set ters donen kanatli yuzen DERT leri tanitti Iki set es merkezli millere sabitlenmistir Her birine bagli bir turbin vardir Biri rotora digeri statora baglidir Bu statik bir statora kiyasla birbirlerine gore hizlarini iki katina cikarma etkisine sahiptir En buyuk YERT lere kiyasla ciktiyi iki katindan fazla artirdiklari iddia edildi YERT ler kulenin tepesinde agir aktarma organlari disli kutulari jeneratorler ve kanatlar gerektirir ve bu da agir su alti dengeleyicileri gerektirir DERT ler agir bilesenlerin cogunu kulenin altina yerlestirir ve bu da dengeleyici ihtiyacini azaltir Kanatlar konik bir alani supurur ve bu da her kulenin ruzgar alti yonundeki turbulansi azaltmaya yardimci olur ve maksimum kule yogunlugunu artirir Sirket 400 m 1 300 ft 40 megavatlik bir unite insa edecegini iddia etmektedir UygulamalarSokak lambasi direkli ruzgar turbini Bireysel ev veya ofis kullanim icin tasarlanmis kucuk bir DERT olan Windspire 2000 lerin basinda ABD li sirket Mariah Power tarafindan gelistirildi Sirket Haziran 2008 e kadar ABD genelinde birkac unitenin kuruldugunu bildirdi Ann Arbor Michigan merkezli bir sirket olan Arborwind 2013 yili itibariyla ABD deki cesitli yerlere kurulmus olan patentli kucuk bir DERT uretmektedir 2011 yilinda Sandia Ulusal Laboratuvarlari ruzgar enerjisi arastirmacilari DERT tasarim teknolojisini acik deniz ruzgar ciftliklerine uygulamak icin bes yillik calisma baslatti Arastirmacilar sunlari belirtti Acik deniz ruzgar gucunun ekonomisi kurulum ve isletme zorluklari nedeniyle kara tabanli turbinlerden farklidir DERT ler ruzgar enerjisinin maliyetini azaltabilecek uc buyuk avantaj sunar daha alcak turbin agirlik merkezi azaltilmis makine karmasikligi ve cok buyuk boyutlara daha iyi olceklenebilirlik Daha dusuk agirlik merkezi su uzerinde daha iyi denge ve daha az yercekimi yorulma yukleri anlamina gelir Ayrica DERT deki tahrik sistemi yuzeyde veya yuzeye yakindir bu da bakimi daha kolay ve daha az zaman alici hale getirebilir Daha az parca daha az yorulma yukleri ve daha basit bakim bakim maliyetlerinin dusmesine yol acar 2010 larin basinda Guney Kaliforniya da Caltech havacilik profesoru John Dabiri tarafindan 24 unitelik bir DERT gosteri alani kuruldu Tasarimi 2013 te Alaska daki Igiugig koyunde kurulan 10 unitelik bir uretim ciftligine dahil edildi Dulas Anglesey Mart 2014 te Port Talbot kiyisindaki dalgakirana bir prototip DERT kurmak icin izin aldi Turbin Galler merkezli C FEC Swansea tarafindan tedarik edilen yeni bir tasarimdir ve iki yillik bir deneme icin calistirilacaktir Bu DERT ilerleyen kanatlardan gelen ruzgari engelleyen bir ruzgar kalkani icerir ve bu nedenle yukarida tartisilan yumurta cirpici tipteki DERT lerin aksine bir ruzgar yonu sensoru ve bir konumlandirma mekanizmasi gerektirir Kanada merkezli bir sirket olan StrongWind 2023 itibariyla cesitli Kanada ve uluslararasi yerlere kurulmus patentli kentsel DERT uretmektedir Mimar Michael Reynolds Earthship ev tasarimlariyla taninir Dynasphere adli 4 nesil bir DERT gelistirdi Iki adet 1 5 kW jeneratoru vardir ve cok dusuk hizlarda elektrik uretebilmektedir Ayrica bakinizCapraz akisli fanKaynakca Jha A R 2010 Wind turbine technology Boca Raton Florida USA CRC Press Raciti Castelli Marco Englaro Alessandro Benini Ernesto 2011 The Darrieus wind turbine Proposal for a new performance prediction model based on CFD Energy 36 8 ss 4919 4934 doi 10 1016 j energy 2011 05 036 Battisti L Brighenti A Benini E Castelli M Raciti Eylul 2016 Analysis of Different Blade Architectures on small VAWT Performance Journal of Physics Conference Series 753 6 s 062009 Bibcode 2016JPhCS 753f2009B doi 10 1088 1742 6596 753 6 062009 hdl 11572 152690 Longo Riccardo Nicastro Patricia Natalini Matteo Schito Paolo Mereu Riccardo Parente Alessandro Agustos 2020 Impact of urban environment on Savonius wind turbine performance A numerical perspective PDF Renewable Energy Cilt 156 ss 407 422 doi 10 1016 j renene 2020 03 101 hdl 11311 1136273 Vertical turbines could be the future for wind farms EurekAlert Hansen Joachim Toftegaard Mahak Mahak Tzanakis Iakovos Haziran 2021 Numerical modelling and optimization of vertical axis wind turbine pairs A scale up approach Renewable Energy Cilt 171 ss 1371 1381 doi 10 1016 j renene 2021 03 001 Islam M Ting D Fartaj A 2008 Aerodynamic models for Darrieus type straight bladed vertical axis wind turbines Renewable and Sustainable Energy Reviews 12 4 ss 1087 1109 doi 10 1016 j rser 2006 10 023 Vertical Axis Wind Turbine development Guilherme Silva PDF El Kasmi Amina Masson Christian 2008 An extended k e model for turbulent flow through horizontal axis wind turbines Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics Cilt 96 ss 103 122 doi 10 1016 j jweia 2007 03 007 Eriksson S Bernhoff H Leijon M 2008 Evaluation of different turbine concepts for wind power Renewable and Sustainable Energy Reviews 12 5 ss 1419 1434 doi 10 1016 j rser 2006 05 017 Harmony Turbines we now have the power to change the world harmonyturbines com Erisim tarihi 20 Ekim 2022 Wicaksono Yoga Arob Tjahjana Dominicus Danardono Dwi Prija Hadi Syamsul 2018 Influence of omni directional guide vane on the performance of cross flow rotor for urban wind energy The 3rd International Conference on Industrial AIP Conference Proceedings 1927 1 s 030040 Bibcode 2018AIPC 1931c0040W doi 10 1063 1 5024099 ISSN 0094 243X Another Approach to Wind Mechanical Engineering 126 6 1 Haziran 2004 ss 28 31 doi 10 1115 1 2004 JUN 2 Erik Mollerstrom Fredric Ottermo Jonny Hylander Hans Bernhoff 2016 Noise Emission of a 200 kW Vertical Axis Wind Turbine PDF Energies Cilt 9 s 19 doi 10 3390 en9010019 Erisim tarihi 15 Eylul 2022 Bird Safe Wind Turbines 12 Eylul 2018 Erisim tarihi 15 Eylul 2022 Anish Paudel Mahato Rahul Devkota Santosh Sandip Paudel Agustos 2022 DESIGN AND ANALYSIS OF HARMONY WIND TURBINE doi 10 13140 RG 2 2 33181 38883 Buchner A J Soria J Honnery D Smits A J 2018 Dynamic stall in vertical axis wind turbines Scaling and topological considerations Journal of Fluid Mechanics Cilt 841 ss 746 766 Bibcode 2018JFM 841 746B doi 10 1017 jfm 2018 112 Buchner A J Lohry M W Martinelli L Soria J Smits A J 2015 Dynamic stall in vertical axis wind turbines Comparing experiments and computations Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics Cilt 146 ss 163 171 doi 10 1016 j jweia 2015 09 001 Simao Ferreira Carlos Van Kuik Gijs Van Bussel Gerard Scarano Fulvio 2008 Visualization by PIV of dynamic stall on a vertical axis wind turbine Experiments in Fluids 46 1 ss 97 108 Bibcode 2009ExFl 46 97S doi 10 1007 s00348 008 0543 z Chiras Dan 2010 Wind Power Basics A Green Energy Guide New Society s 87 ISBN 978 0 86571 617 9 Ashwill Thomas D Sutherland Herbert J Berg Dale E 1 Ocak 2012 A retrospective of VAWT technology doi 10 2172 1035336 University of North Texas Libraries UNT Digital Library https digital library unt edu UNT Libraries Government Documents Department vasitasiyla Kear Matt Evans Ben Ellis Rob Rolland Sam Ocak 2016 Computational aerodynamic optimisation of vertical axis wind turbine blades Applied Mathematical Modelling 40 2 ss 1038 1051 doi 10 1016 j apm 2015 07 001 ISSN 0307 904X Koop Fermin 27 Nisan 2021 ZME Science 27 Nisan 2021 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 29 Nisan 2021 Blain Loz 30 Agustos 2022 Contra rotating floating turbines promise unprecedented scale and power New Atlas Erisim tarihi 31 Agustos 2022 LaMonica Martin 2 Haziran 2008 CNET 3 Aralik 2014 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 18 Eylul 2015 Arbor Wind 10 Mart 2014 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 18 Eylul 2015 Holinka Stephanie 8 Agustos 2012 Renewable Energy World 23 Agustos 2015 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 18 Eylul 2015 Bullis Kevin 8 Nisan 2013 Will Vertical Turbines Make More of the Wind MIT Technology Review Erisim tarihi 18 Eylul 2015 a b C Fec turbine C Fec Erisim tarihi 18 Eylul 2015 Renewable Energy Focus 5 Mart 2014 10 Mart 2014 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 18 Eylul 2015 strongwind ca strongwind ca Kanada ingilizcesi Erisim tarihi 1 Aralik 2023 KB1 bakim Tanimlanamayan dil link Earthship Biotecture 11 Haziran 2022 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 18 Eylul 2015