Vertikální větrné turbíny

David Novák

Bachelor's thesis

Investigation of Vertical Axis Wind Turbines

Abstract:

Se zvyšující se spotřebou elektrické energie a ubývajícími zásobami fosilních paliv je nutné hledat nové způsoby generování elektrické energie. Jednou z možností řešící tuto problematiku je také generování elektrické energie přeměnou z energie větrné. Tímto směrem se také vydala VŠB - TU Ostrava, která se rozhodla podpořit výzkum a vývoj malých větrných elektráren. V první fázi, prototyp vertikální větrné turbíny byl testován pomocí numerických metod a následně fyzicky sestaven. V této bakalářské práci je poté prezentováno sestavení měřící soustavy a jsou provedena měření ve větrném tunelu a v reálném prostředí za účelem získání výkonových charakteristik měřené vertikální větrné turbíny. Měřící soustava se skládá z tachogenerátoru snímajícího otáčky a magnetické práškové brzdy, obsahující statické momentové čidlo snímající torzní moment. Následný mechanický výkon je poté vypočten z těchto dvou snímaných veličin. Jednotlivá měření ve větrném tunelu a v reálném prostředí jsou v této práci také detailně popsána a získané výkonové křivky z těchto rozdílných prostředí jsou prezentovány. V závěru je poté nabídnuto vyhodnocení a návrh na postup dalších prací. Z dosažených výsledků bylo zjištěno, že za účelem zvýšení dosaženého výkonového zisku bude nutné v další fázi výzkumu a vývoje mimo jiné zvětšit konstrukci vertikální větrné turbíny.

Abstract:

According to the rising energy consumption and decreasing storage of fossil fuels, it is necessary to seek for new ways of energy generation. One of the possibilities that solves these problems certainly is an energy generation from wind energy. VŠB - TU Ostrava has also decided to make its contribution and support research and development of a small wind energy generation. In the first phase, a prototype of vertical axis wind turbine (VAWT) was simulated with numerical methods and consequently built. In this bachelor thesis a design of measuring apparatus and sole measurements in a wind tunnel and in a real environment are proposed in order to obtain a power characteristics of the VAWT built. The measuring apparatus is therefore assembled from a tachogenerator as a rotation sensor and from a magnetic powder brake, which includes a static torque measuring sensor. The power output is thus derived from the values of rotation and torque. Both measurings in the wind tunnel and in the real environment are described in detail and the results obtained are presented. At the end, a final assessment of the work done is presented along with some suggestions for further research and development. From the results obtained, it was found that in order to increase the overall power output, the VAWT investigated should have greater dimensions in the further progress.

Keywords

Větrná turbína, Větrná turbína s vertikální osou otáčení, VAWT, Větrný motor, Zephyr, Savonius, Darrieus, Měřící soustava, Magnetická prášková brzda, Tachogenerátor, Měření výkonové křivky

Keywords

Wind Turbine, Vertical Axis Wind Turbine, VAWT, Zephyr, Savonius, Darrieus, Measuring Apparatus, Magnetic Powder Brake, Tachogenerator, Measuring of a Power Curve

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 5. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 30. 5. 2012
• Supervisor: Tomáš Mlčák
• Reader: Petr Kačor

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Bachelor programme:
Projektování elektrických zařízení