Mūsų dažnai klausia – kokios vėjo jėgainės, t.y. horizontalios ar vertikalios ašies, yra geresnės ir kodėl mes prekiaujame tik horizontalios ašies vėjo jėgainėmis? Į šį klausimą sudėtinga atsakyti vienu sakiniu, todėl savo pamąstymus nusprendėme susisteminti ir išdėstyti šiame straipsnyje.

Iš tiesų, pastaruoju metu yra daug kalbama apie vertikalios ašies vėjo jėgaines, reklamuojama, jog jos yra tylios, ekonomiškos ir puikiai tinka individualių namų ūkiams, ypatingai miestuose. Pažvelkime, kaip yra iš tikrųjų.

Prieš įvertinant vertikalios ašies vėjo jėgainę, panagrinėkime, kaip ji veikia. Yra žinomos dvi vertikalių vėjo jėgainių konstrukcijos. Pirma vadinama Savonijaus rotoriumi (angl. Savonius rotor). Tai kažkas panašaus į perpjautą būgną,  o jo dvi dalys atskiriamos ir kraštuose pritvirtinamos prie vertikalios ašies (žr. pav. toliau). Panašios konstrukcijos yra anemometrai – vėjo greičio matavimo prietaisai. Tokios jėgainės yra nesudėtingos ir tuo pačiu labai neefektyvios. Jų naudingumo koeficientas siekia 5-10 %, geriausiu atveju 15%. Kita konstrukcija, tai ortogonalinis arba Darje (angl. Darrieus) vėjaratis su profilinėmis mentėmis arba H-Darje modelis (žr. pav. toliau). Darje jėgainės, kitaip nei Savonijaus išrasta konstrukcija, turi aerodinamines mentes. Mentė turi plokščią bei išlenktą dalis ir veikia panašiai, kaip lėktuve. Kai oro srautas pereina per dvi aerodinaminio sparno puses, susidaro, taip vadinama, „kėlimo“ jėga.  Kai lėktuvas įsibėgėja pakėlimo take, oro srautas pereina per abi mentės puses ir kėlimo jėga palaipsniui kelią lėktuvą. Vėjo jėgainė naudoja tą patį principą, tik ji neskrenda, kadangi mentės yra pritvirtintos prie generatoriaus veleno. Per vėjo jėgainės aerodinaminius sparnus  pereinantis oras sukuria sukamąjį momentą, kuris išsuka generatorių.


Yra paskaičiuota, jog aerodinaminių sparnų dėka gali būti pasiektas 59.3 % vėjo jėgainės našumas. Tuo tarpu šiuo metu rinkoje prieinamų horizontalios ašies vėjo jėgainių naudingumo koeficientas yra  25 – 35 %, o vertikalios ašies 20 – 30 %. Skirtumas iš esmės nedidelis, tačiau vertikalios ašies vėjo jėgainės kompensuoja savo mažesnį naudingumo koeficientą didesniu vėjo energijos išnaudojimo koeficientu. Horizontalios ašies vėjo jėgainės sukasi aplink savo ašį ir pastoviai atsisuka į vėją. Tokie pasisukimai stabdo vėjo jėgainę ir ji iš naujo turi išsisukti. Dažnai būna, jog pučia stiprus vėjas, 1 kW vėjo jėgainė generuoja 500 – 800 W ir staiga ateina kitos krypties gūsis, kuris ženkliai pristabdo jėgainę ir jai tenka iš naujo išsisukti. Taip pat, būna tokių dienų, kuomet pučia stiprus gūsingas vėjas, o horizontalios ašies vėjo jėgainė generuoja viso labo 0-200 W, vietoj laukiamų 500-800 W. Tuo tarpu vertikalios ašies vėjo jėgainės visuomet sukasi pavėjui ir nereaguoja į besikeičiančios krypties vėjo gūsius.

Kai kurie vertikalios ašies vėjo jėgainių gamintojai vietoj guolių naudoja nuolatinius neodimio magnetus, kurie dažnai įrengiami mažos galios horizontalios ašies vėjo jėgainių statoriuose. Tai leidžia 3-5 % padidinti vertikalios ašies vėjo jėgainės našumą, kuris susilygina su horizontalios ašies vėjo jėgainės našumu. Tačiau, tokių jėgainių, su neodimio magnetais vietoj guolių, kaina, yra ženkliai didesnė.

Tarnavimo laikas

Abejų vėjo jėgainių tipų tarnavimo laikas yra labai panašus. Teisingai eksploatuojant ir aptarnaujant jėgainę, ji turėtų Jums tarnauti 15 – 25 metus. Mūsų parduodamų vėjo jėgainių gamintojai deklaruoja 20 metų tarnavimo laiką. Vienintelis skirtumas tarp horizontalios ir vertikalios ašies vėjo jėgainių, aptarnavimo prasme, yra toks, kad prižiūrėti reikia skirtingus mazgus, kuriuos veikia didžiausios apkrovos. Horizontalios ašies vėjo jėgainėje didžiausias apkrovas patiria generatoriaus atraminis guolis ir sparnuotės stebulė. Vertikalios ašies vėjo jėgainėje – atraminiai guoliai ir patys sparnai. Tik tos apkrovos, palyginus su horizontalios ašies jėgaine, yra žymiai didesnės.

Triukšmas

Yra daug šnekama, jog vertikalios ašies vėjo jėgainės veikia tyliau. Patikėkite, tai visai nepriklauso nuo jėgainės tipo. Yra labai tylių horizontalios ašies vėjo jėgainių ir garsiai veikiančių vertikalios ašies rotorių. Viskas priklauso nuo gaminio kokybės, konstrukcijos ir naudojamų medžiagų.

Kaina

Šiuo metu vertikalios ašies vėjo jėgainių kaina gerokai viršija horizontalios ašies jėgainių kainą. Ir šis skirtumas dažnai būna dvigubas arba net trigubas. Tiesa pasakius, išskyrus tai, jog vertikalios ašies vėjo jėgainės yra sunkesnės, t.y. reikia sunaudoti daugiau medžiagų jų pagaminimui, neaišku kas sudaro tokį didelį kainų skirtumą. Galbūt kainą įtakoja atraminių guolių mazgas ar / ir sparnų konstrukcija.

Išvada

Internete yra labai daug straipsnių šiuo klausimu ir įvairių palyginimų. Vieni giria vertikalios, kiti horizontalios ašies vėjo jėgaines. Tačiau realybėje didesnių skirtumų už tuos, kuriuos paminėjome šiame straipsnyje, Jus nerasite. Abudu jėgainių tipai veikia praktiškai vienodai.

Jeigu Jums yra svarbus mūsų patarimas, tuomet siūlytume vertikalios ašies vėjo jėgaines naudoti laukuose, t.y. atvirose vietose, kurioms yra būdingos didelės turbulencijos ir pastoviai besikeičianti vėjo kryptis. Tokiose vietovėse vėjo jėgaines naudingumo efektyvumas smarkiai nukenčia, tačiau naudojant autonominį elektros gamybos būdą, vien tik su saulės jėgaine išsiversti sudėtinga. Kitose vietovėse drąsiai galite statyti horizontalios ašies vėjo jėgaines ir taip sutaupyti, neperkant vertikalios.

Taigi, atsakome kodėl iki šiol neprekiaujame vertikalios ašies vėjo jėgainėmis. Esmė ta, jog vėjo jėgainės, tiek horizontalios, tiek vertikalios ašies, yra pakankamai brangios ir ilgai atsiperka. Mūsų klientais yra pagrinde fiziniai ir juridiniai asmenys, kuriems saulės ar vėjo jėgainės pagamina visą jų veiklai ir gyvenimui reikalingą elektros energiją. Kadangi Lietuvoje saulės jėgainė yra efektyvi net 9 mėn. per metus, tai vėjo jėgaines rekomenduojame statyti tik kaip pagalbinius elektros energijos šaltinius, kurie puikiai papildo saulės energijos trūkumą niūriomis ir vėjuotomis rudens bei žiemos dienomis. Taigi, kam dar brangiau mokėti už vertikalios ašies jėgainę, jeigu jos našumas yra labai artimas horizontalios ašies vėjo jėgainių našumui.

Jeigu norite palikti komentarą po šiuo straipsniu, rinkitės vieną iš galimų komentavimo sistemų (Facebook arba Disqus):


Komentarai

Kategorijos: Vėjo energetika