O solutie empirica pentru dimensionarea unei turbine eoliene verticale  H-rotor.

1. Profil aerodinamic NACA0018
2. Numar de pale N=3
3. Soliditate turbina  σ=N*c/D  σ=0.4 ( c=latimea palei, D=diametru turbinei)
4. Lungimea palei H=4*c  (raportul H/R ~ 1 unde R=D/2)
5. TSR=(1.4/σ)^(1/1.6)  
6. Calcul empiric putere si randament

Pentru o putere de 3kW la o viteza a vantului de v=11m/s avem urmatoarele valori  :

3 pale cu c=0.6m , H=2.4m, D=4.5m

sau

5 pale cu c=0.36m , H=2.4m, D=4.5m

Pornind de la aceste valori se poate folosi Qblade pentru determinarea parametrilor de functionare a turbinei eoliene verticale H-rotor.

Un articol excelent despre istoria turbinelor eoliene verticale cu puteri  de peste 100 kW.

A historical review of vertical axis wind turbines rated 100 kW and above.

Energy Observer un cataraman de 30 tone cu lungimea de 30.5m si latimea de 12.8m  propulsat cu ajutorul a doua motoare electrice de 41kW la 3000rpm.  Energia necesara propulsiei  este generata cu ajutorul unor pile de combustie cu hidrogen. Hidrogenul este obtinut din electroliza apei de mare dupa desalinizarea și deionizare.

Energia necesara pentru obtinerea hidrogenului este asigurata de panouri solare cu o suprafata de 130m²  ( 21kW) , de  doua turbine eoliene verticale  (2x1kW) si chiar de motoarele de propulsie care sunt folosite ca generatoare (2×2.5kW) atunci cand vasul este tractat de un zmeu.

Compania suedeză  SeaTwirl a încheiat un parteneriat strategic cu Siemens, concentrându-se asupra dezvoltarii unei solutii  tehnice pentru  o turbina eoliana   verticala SeaTwirl S2,  de 1MW offshore.

Conform SeaTwirl, noua cooperare reprezintă un pas important spre atingerea obiectivului companiei de a lansa turbina eoliana verticala SeaTwirl S2 până în 2020.

SeaTwirl S1 30kW   lansata in 2015 .

Polonezii de la ANew Institute au reusit sa egaleze recordul de putere a suedezilor de la Vertical Wind pentru turbinele eoliene verticale tip Darrieus cu ANew-B1 . Caracteristicile tehnice conform producatorului pentru turbina eoliena verticala sunt :

putere la 13m/s = 1.5MW.
suprafata turbina = 1700 m2.
diametru turbina = 52m.
inaltime pale ~ 32.7m.
inaltime structura = 66m.
turatie maxima = 16 rot/min.
viteza tangentiala a palelor = 44 m/s.

O turbina eoliana  H-ROTOR dezvoltata de Globalenergy caracterizata de o soliditate de 50% si inclinarea la 45 de grade a capetelor palelor pentru reducerea turbulentelor, fortelor „drag”  si a zgomotului. Turbina atinge un randament de 0.3 la un TSR=1,7.

Parametrii geometrici a turbinei cu doua pale in functie de raza sunt :

• c (latimea palei)=R/2
• H (lungimea palei)=2*R

Renumita firma japoneza NTN a preluat conceptul construind turbine cu puteri intre 200w si 10 kW.

Turbina eoliana verticala construita in 2010  de Vertical Wind AB este instalata in zona Falkenberg Suedia .  Turbina VAWT are generatorul direct drive cu 36 de poli, magneti  neodymium instalat  la baza stalpului  fapt ce duce la reducerea costurilor de constructie si mentenanta.  Turbina eoliana este definita de urmatorii parametri :

In urma monitorizarii turbinei eoliene verticale s-a determinat ca  randamentul maxim Cp=0.33 a fost atins la un TSR=4.3 turbina functionand foarte bine in conditii de vant turbulent.

sursa : 200 kW H-rotor vertical axis wind turbine

Turbina Darrieus tip Phi (Φ) instalata in anul 1989 in zona Heroldstatt poate atinge o putere de 55 kW la o viteza a vantului de 11.5 m/s. Turbina are un diametrul de 15m si inaltimea de 25m .

Din pacate zona unde a fost instalata are un potential eolian redus cu viteza vantului medie de ~4m/s. In aceste conditii turbina genereaza ~ 24,500 kWh anual.