Trigubo sparno 10kW vertikalios ašies vėjo jėgainės efektyvumo tyrimas

Abstract

Siekiant energetinės šalių nepriklausomybės, Europoje didėja mažųjų vėjo jėgainių kiekis, MVE energetika tampa patraukli naudoti namų ūkiuose. Tiriant ir modifikuojant mažos galios vėjo jėgainių vėjaračius, naudojant pastovių magnetų generatorius, didėja MVE veikimo efektyvumas ir pagamintos energijos kiekis esant įvairiam vėjo greičiui. Darbo tikslas – nustatyti inovatyvaus plyšinio sparno vertikalios ašies vėjo jėgainės techninį ekonominį efektyvumą bei surasti naudingumo koeficiento ir greitaeigiškumo rodiklius. Šiame darbe ištirta inovatyvaus LAK-VAVE trigubo plyšinio sparno ir aksialinio tipo generato¬riaus 10 kW galios mažoji vertikalios ašies vėjo jėgainė. Mažosios VE tyrimas atliktas lauko, mažo paviršiaus šiurkštumo sąlygomis, 6 m aukštyje. MVE sumontuota Kauno rajone, Pociūnuose. Vertikalios ašies vėjo jėgainės tyrimų duomenys ir elektros energijos parametrai matuoti eksperimentiniu išmaniuoju valdikliu su pastovia apkrova. Eksperimentiniai matavimai buvo atliekami trimis kelių dienų intervalais, skirtingais metų laikais 2015-2018 metais. Tyrime buvo analizuojami MVE matavimų duomenys, skaičiuojama vėjo ir MVE galia, efektyvumas bei rastas naudingumo koeficientas ir greitaeigiškumo rodiklis. Eksperimento metu fiksuota didžiausia MVE galia – 2501 W, pasiektas vidutinis efektyvumo koeficientas – 0,55, vėjo greičių intervale nuo 8 iki 10 m/s, kai greitaeigiškumo rodiklis siekia 0,9. Techninio-ekonominio efekty-vu¬mo kriterijus, pučiant 6 m/s greičio vėjui yra 23,5 W2/Eur·m2.

In order to achieve countrywide energy independence, small-scale wind energy is rapidly developing around European lands and is becoming more and more attractive for household use. By researching and improving low-power wind turbines (LPWT) and generators, their operating efficiency and the amount of energy produced at various wind speeds are increasing. The aim of the work is to determine the Technical economic efficiency of an innovative slit wing Vertical Axis Wind Turbine and to find the indicators that define the coefficient of efficiency and speed. In this work, the small vertical wind axis wind turbine of 10 kW power of the innovative LAK-VAVE triple slit wing and axial type generator was investigated. The SWT study was performed in field conditions with low surface roughness at a height of 6 m. The wind turbine is installed in Kaunas district, Pociūnai. Wind farm research data and power parameters were measured with an experimental smart controller with a constant load. Experimental measurements were performed at three several-day intervals, at different times of the year that took place in years 2015-2018. The study analyzed VAWT measurement data, calculated SWT power, found the coefficient of efficiency with the Tip speed ratio (TSR). During the experiment, the maximum VAWT power was fixated at 2501 W and the average efficiency coefficient of 0.55 was achieved, in the range of wind speeds from 8 to 10 m/s, when the TSR reached 0.9. The criterion of technical and economic efficiency in wind speeds of 6 m/s is 23.5 W2/EUR·m2.