skal vindmøllevinger være flade, bøjede eller buede

vinden er en fri energiressource, indtil regeringerne sætter en skat på den, men vinden er også en meget uforudsigelig og upålidelig energikilde, da den konstant ændrer sig i både styrke og retning. Så for at sikre, at vi får mest muligt ud af den tilgængelige vindenergi, er det vigtigt, at vindmøllevingens design har en optimal ydelse.

for at producere nyttige mængder strøm skal vindmøller generelt være store og høje, men for at arbejde effektivt skal de også være godt designet og konstrueret, hvilket gør dem også dyre. De fleste vindmøller designet til produktion af elektricitet har bestået af en propel med to eller tre blade, der roterer rundt om en vandret akse. Det er indlysende at sige, at disse propeller som vindmøllebladdesign omdanner vindens energi til brugbar akselkraft kaldet drejningsmoment.

dette opnås ved at udvinde energien fra vinden ved at bremse den ned eller bremse vinden, når den passerer over vingerne. De kræfter, der decelererer vinden, er lige og modsatte af tryktypens løftekræfter, der roterer knivene.

ligesom en flyvinge arbejder vindmøllevinger ved at generere løft på grund af deres buede form. Den side med mest kurve genererer lavt lufttryk, mens højtryksluft under skubber på den anden side af den bladformede aerofoil. Nettoresultatet er en løftekraft vinkelret på luftens strømningsretning over turbinebladet. Tricket her er at designe rotorbladet på en sådan måde, at der skabes den rigtige mængde rotorbladløft og tryk, der producerer optimal deceleration af luften og dermed bedre bladeffektivitet.

hvis turbinernes propelblade roterer for langsomt, tillader det for meget vind at passere uforstyrret og trækker således ikke så meget energi ud, som det potentielt kunne. På den anden side, hvis propelbladet roterer for hurtigt, ser det ud til vinden som en stor flad roterende skive, hvilket skaber en stor mængde træk.

derefter afhænger det optimale spidshastighedsforhold, TSR, der er defineret som forholdet mellem rotorspidsens hastighed og vindhastigheden, af rotorbladets formprofil, antallet af turbineblade og selve vindmøllepropelbladet. Så hvilket er den bedste bladform og design til et vindmøllebladdesign.

generelt er vindmøllevinger formet til at generere den maksimale effekt fra vinden til de minimale byggekostnader. Men vindmøllevingeproducenter søger altid at udvikle et mere effektivt bladdesign. Konstante forbedringer i designet af vindklinger har produceret nye vindmølledesign, der er mere kompakte, mere støjsvage og er i stand til at generere mere strøm fra mindre vind. Dens mente, at ved lidt at bøje turbinebladet, er de i stand til at fange 5 til 10 procent mere vindenergi og fungere mere effektivt i områder, der typisk har lavere vindhastigheder.

Vindmøllebladdesign

så hvilken type bladform der producerer den største mængde energi til en vindmølle – flade knive er det ældste bladdesign og har været brugt i tusinder af år på vindmøller, men denne flade brede form bliver mindre almindelig end andre typer bladdesign. De flade knive skubber mod vinden, og vinden skubber mod knivene.

den resulterende rotation er meget langsom, fordi knivene, der roterer tilbage på opslaget efter generering af strøm, er i modsætning til effektudgangen. Dette skyldes, at knivene fungerer som store padler, der bevæger sig i den forkerte retning, skubber mod vinden og giver dem navnet på trækbaserede rotorblade.

fladbladedesign giver dog betydelige fordele for DIY ‘ er sammenlignet med andre vindbladedesign. Flade rotorblade er nemme og billige at skære fra et ark af krydsfiner eller metal, der sikrer, at knivene har en ensartet form og størrelse. De er også de nemmeste at forstå, der kræver mindre design-og konstruktionsevner, men der er effektivitet og let at generere elektrisk strøm meget lav.

buede vinger ligner meget en lang flyvinge (også kendt som en aerofoil), der har en buet overflade på toppen. Det buede blad har luft, der strømmer rundt om det med luften, der bevæger sig over den buede top af bladet hurtigere end den gør under den flade side af bladet, hvilket gør et lavere trykområde ovenpå og derfor som et resultat udsættes for aerodynamiske løftekræfter, der skaber bevægelse.

disse løftekræfter er altid vinkelret på det buede blads øvre overflade, hvilket får bladet til at bevæge sig rundt om det centrale nav. Jo hurtigere vinden blæser, jo mere løft, der produceres på bladet, desto hurtigere er rotationen.

fordelene ved et buet rotorblad sammenlignet med et fladt blad er, at løftekræfter gør det muligt for en vindmølles vingespidser at bevæge sig hurtigere, end vinden bevæger sig, hvilket genererer mere kraft og højere effektivitet. Som et resultat bliver liftbaserede vindmøllevinger mere almindelige nu. Hjemmelavede PVC-vindmøllevinger kan også skæres fra drænrør i standardstørrelse med den buede form, der allerede er indbygget, hvilket giver dem den bedste bladform.

buet klinge luftstrøm og ydeevne

men buede klinger lider også af træk langs dens længde, som forsøger at stoppe bladets bevægelse. Træk er i det væsentlige friktion af luft mod bladoverfladen. Træk er vinkelret på løft og er i samme retning som luftstrømmen langs bladoverfladen. Men vi kan reducere denne trækstyrke ved at bøje eller dreje bladet og også tilspidse det langs dets længde og producere det mest effektive vindmøllebladdesign.

vinklen mellem retningen af den modgående vind og bladets stigning i forhold til den modgående vind kaldes “angrebsvinklen”. Da denne angrebsvinkel bliver større, skabes der mere løft, men da vinklen bliver endnu større, større end omkring 20o, vil bladet begynde at mindske løftet. Så der er en ideel stigningsvinkel på rotorbladet, der skaber den bedste rotation, og moderne vindmøllerotorblade er faktisk designet med en drejning langs deres længde fra en stejl tonehøjde ved roden til en meget lav tonehøjde ved spidsen.

da hastigheden ved spidsen af et roterende blad er hurtigere end det er ved dets rod eller centrum, er moderne rotorblade snoet langs deres længde med mellem 10-til-20o fra rod til spids, så angrebsvinklen falder fra hvor luften bevæger sig relativt langsomt tæt på deres rod, til hvor den bevæger sig meget hurtigere ved spidsen. Denne knivvridning maksimerer angrebsvinklen langs længden og får den bedste løft og rotation.

afslutningsvis bestemmer en vindmøllerotorbladlængde, hvor meget vindkraft der kan fanges, når de roterer rundt om et centralt nav, og den aerodynamiske ydeevne for vindmøllevinger er meget forskellig mellem et fladt blad og et buet blad. Flade knive er billige og lette at fremstille, men har høje trækstyrker, der gør dem langsomme og ineffektive.

for at øge vindmøllevingens effektivitet skal rotorbladene have en aerodynamisk profil for at skabe løft og rotere turbinen, men buede aerofoil-type knive er vanskeligere at fremstille, men giver bedre ydelse og højere rotationshastigheder, hvilket gør dem ideelle til elektrisk energiproduktion.

men for at opnå det bedste design til vindmøllevinger kan vi forbedre aerodynamikken og effektiviteten endnu mere ved at bruge snoede, koniske propel-type rotorblade. Vridning af bladet ændrer vindvinklen langs bladet med den kombinerede effekt af vridning og tilspidsning af bladet langs dens længde forbedrer angrebsvinklen stigende hastighed, effektivitet og samtidig reducere træk. Koniske knive er også stærkere og lettere end lige knive, da bøjningsspændingen reduceres.

vindmøllevingedesign er afgørende for at få en vindmølle til at fungere efter forventningerne. Innovationer og nye teknologier, der bruges til at designe vindmøllevinge, er ikke stoppet her, da nye formler og design overvejes for at forbedre deres ydelse, effektivitet og effekt dagligt.

for at lære mere om” vindmøllevinger ” og hvordan de fungerer som en del af et vindkraftsystem, Klik her for at bestille din vindkraft til Dummies bog fra i dag og find ud af mere om vindmøller, vindenergi og vindgeneratorer til at generere din egen gratis strøm.