Elewacyjna turbina wiatrowa o poziomej osi obrotu – badania oraz wnioski

Horizontal axis wind turbine integrated with facade – research and conclusions
Rys. Histogram prędkości wiatru notowanej na anemometrze nr 1 dla wybranych miesięcy oraz dla całego badanego okresu
Rys. Histogram prędkości wiatru notowanej na anemometrze nr 1 dla wybranych miesięcy oraz dla całego badanego okresu
rys. Autorzy

W warunkach miejskich turbiny wiatrowe o poziomej osi obrotu podczas pracy instalacji na budynkach nie emitują hałasu i nie wywołują drgań, co ma istotne znaczenie dla otoczenia. Jednak to turbiny o pionowej osi obrotu generują energię przy niższych prędkościach wiatru i lepiej funkcjonują w zróżnicowanych warunkach i przy częstych turbulencjach.

W poprzednich artykułach [3, 4] autorzy opisali rosnące zainteresowanie miejscowym wytwarzaniem energii odnawialnej z wiatru w warunkach miejskich, dokonali przeglądu różnych typów miejskich turbin wiatrowych i przedstawili przykłady dużych instalacji wiatrowych oraz problemy, z jakimi zmagają się ich operatorzy.

Poniżej omówione zostały wyniki badań i wnioski z pracy doświadczalnej turbiny miejskiej o poziomej osi obrotu zainstalowanej w Centrum Energetyki AGH w Krakowie.

Omówienie stanowiska badawczego

Najważniejszym elementem wykorzystywanego stanowiska badawczego jest elewacyjna turbina wiatrowa o poziomej osi obrotu. Pracująca jednostka to Ventus Energia 1000 Swind o mocy 1 kW. Urządzenie osiąga swoją moc nominalną przy prędkości wiatru równej 10 m/s, a jej prędkość rozruchowa wynosi 2,3 m/s. Według producenta szacowana roczna produkcja energii, zależna od siły wiatru, to 1300–2500 kWh [1]. Wymiary turbiny widoczne są na rys. 1.


Rys. 1. Wymiary turbiny Ventus Energia 1000 Swind [1]

Stanowisko badawcze znajdujące się w Centrum Energetyki AGH składa się również ze stelażu mocującego turbinę (rys. 2) oraz osprzętu odpowiedzialnego za przetwarzanie, akumulowanie i oddawanie do sieci energii elektrycznej (rys. 3).
Widoczna na rys. 3 szafa elektryczna mieści najważniejsze komponenty całej instalacji wiatrowej. Wewnątrz znajduje się obciążenie elektryczne turbiny, kontroler PLC, zespół baterii oraz ich kontrolery ładowania. Umieszczony jest tam również inwerter.


Rys. 2. Wizualizacja umiejscowienia budynku i turbiny elewacyjnej o pionowej osi obrotu pracującej na AGH oraz jej stelaż mocujący; Zdjęcia własne

Rys. 3. Stanowisko zapisywania i przetwarzania danych; Zdjęcia własne

Opis procedury pomiarowej

Dzięki szeregowi czujników zainstalowanych w bezpośredniej okolicy siłowni wiatrowej możliwy jest stały monitoring zarówno warunków wiatrowych, jak i pracy samej turbiny. Na rys. 4 pokazano rozmieszczenie anemometrów wokół turbiny o poziomej osi obrotu. W dalszej części artykułu uwzględniono dane wiatrowe pochodzące z anemometrów mieszczących się przed turbiną wiatrową – A1 i A2. Czujnik pierwszy znajduje się bliżej elewacji budynku, a drugi umieszczony jest od strony ulicy.


Rys. 4. Plan rozkładu anemometrów wokół turbiny [6]

Na kolejnej ilustracji (rys. 5) pokazano interfejs aplikacji zainstalowanej na komputerze znajdującym się w laboratorium. Za jej pomocą możliwy jest podgląd aktualnie notowanych prędkości wiatru na wszystkich anemometrach i chwilowych uzysków energetycznych. Znajduje się tam również prosty panel pozwalający zatrzymać lub uruchomić turbinę wiatrową.


Rys. 5. Interfejs aplikacji służącej do obsługi turbiny; Oprac. własne

Histogramy prędkości wiatru

Dane dotyczące prędkości wiatru notowane na anemometrach 1 i 2 znajdujących się przed turbiną wiatrową o poziomej osi obrotu zostały użyte do stworzenia histogramów prędkości wiatru. Przeanalizowano informacje z okresu niemal całego roku, tj. od sierpnia 2017 do czerwca 2018. Wyniki zobrazowano na rys. 6–7 dla całego rozpatrywanego okresu oraz dla kilku wybranych miesięcy. W obu przypadkach wzięto pod uwagę różnice występujące na czujnikach prędkości wiatru nr 1 i 2.

Czytaj też: Podczyszczanie ścieków – separatory tłuszczu i substancji ropopochodnych >>

Na rys. 6 zestawiono informacje o częstości występowania wiatru na anemometrze 1 w poszczególnych przedziałach. Dla całego badanego okresu najczęstszymi wartościami były prędkości wiatru z przedziału 0–0,5 m/s. Występowały one przez prawie 40% okresu uwzględnionego w analizie. Większe, nadające się do wykorzystania energetycznego prędkości wiatru zdarzały się tylko czasami i stanowiły łącznie ok. 16%. Na histogramie widać, że im wyższa jest prędkość wiatru, tym rzadziej jest ona notowana.


Rys. 6. Histogram prędkości wiatru notowanej na anemometrze nr 1 dla wybranych miesięcy oraz dla całego badanego okresu

W październiku 2017 roku przez Polskę oraz region Małopolski i Krakowa przechodziły silne wichury. Fakt ten znalazł odzwierciedlenie na rys. 6. Częstość występowania poszczególnych prędkości wiatru jest zróżnicowana. Najczęstszy nie jest jednak przedział prędkości najmniejszych – najwięcej, ok. 15%, odnotowano prędkości z przedziału 1–1,5 m/s. Stosunkowo duży odsetek stanowi również wiatr teoretycznie możliwy do energetycznego wykorzystania przez turbinę wiatrową – prawie 40%.

Histogram dla grudnia i wartości notowanych na anemometrze 1 jest proporcjonalny. Częstość pierwszego przedziału (0–0,5 m/s) wynosi prawie 18% i jest największa. Kolejne przedziały prędkości wiatru mają coraz mniejszy udział, następuje ok. 2-proc. spadek częstości wraz ze wzrostem prędkości wiatru. Według wskazań urządzenia pomiarowego nr 1 w ostatnim miesiącu 2017 roku ok. 42% zarejestrowanych prędkości wiatru było w stanie wprawić w ruch turbinę elewacyjną o poziomej osi obrotu – więcej niż w październiku tego samego roku.

W celu porównania warunków wiatrowych panujących w okresie jesienno-zimowym oraz wiosenno-letnim na histogramie zestawiono również informacje zebrane dla kwietnia 2018 roku. W miesiącu tym prawie połowa zapisanych prędkości wiatru mieściła się w przedziale do 0,5 m/s, wyższe wartości zdarzały się dużo rzadziej.

---

Literatura

  1. Ventus Energia, Dokumentacja Techniczno-Ruchowa, Wiatrowy Zespół Zasilający Ventus Energia 1000 Swind, Warszawa 2012.
  2. Filipowicz Mariusz, Goryl Wojciech, Żołądek Maciej, Sornek Krzysztof, Wind Energy conversion system in built-up area. Example of AGH Center of Energy, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 2017.
  3. Ochalik Julia, Filipowicz Mariusz, Żołądek Maciej, Możliwości zastosowania turbin wiatrowych w obszarach miejskich, „Rynek Instalacyjny” 3/2020.
  4. Ochalik Julia, Filipowicz Mariusz, Żołądek Maciej, Potencjał rozwoju i problemy energetyki wiatrowej, „Rynek Instalacyjny” 1–2/2020.
  5. Filipowicz Mariusz, A case study of a small wind turbine integrated with the building of AGH Centre of Energy, Krakow, SET 2019: Proceedings of the 18th international conference on Sustainable Energy Technologies, August 20–22, 2019, Kuala Lumpur, Malaysia, „Sustainable energy towards the new revolution”, Vol. 3, ed. by Saffa Riffat [et al.], https://nottingham-repository.worktribe.com/OutputFile/3937312.
  6. Filipowicz Mariusz, Żołądek Maciej, Goryl Wojciech, Sornek Krzysztof, Urban ecological energy generation on the example of elevation wind turbines located at Center of Energy AGH, E3S Web of Conferences 49, 00023 (2018).

W artykule:

• Omówienie stanowiska badawczego
• Opis procedury pomiarowej
• Histogramy prędkości wiatru

streszczenie

W artykule omówiono wyniki badań i przedstawiono wnioski z pracy doświadczalnej dot. elewacyjnej turbiny miejskiej o poziomej osi obrotu w Centrum Energetyki AGH w Krakowie. Instalacja ta pracuje w warunkach miejskich, które utrudniają produkcję energii elektrycznej, jednak wyniki pracy tej i podobnych instalacji wskazują, że to turbiny o pionowej osi obrotu są w stanie rozpocząć generację mocy od niższych prędkości wiatru i lepiej się sprawdzają przy prędkościach występujących w zróżnicowanych warunkach i częstych turbulencjach. Praca turbiny nie wywołuje zauważalnych negatywnych skutków na otoczenie – np. hałasu czy drgań.



abstract

The article discusses the results of the experimental work regarding a horizontal axis wind turbine integrated with facade of Center of Energy AGH UST. This installation works in urban conditions which are decreasing the production of electricity, however, the results of presented and similar installations shows that turbines with a vertical axis are able to start generating power at lower wind velocities and perform better at velocities occurring in diverse conditions and frequent turbulences. Operation of the turbine does not cause any noticeable negative effects on the environment - e.g. noise or vibration.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[energia wiatru, turbiny wiatrowe, odnawialne źródła energii, miejskie turbiny wiatrowe, instalacje na budynkach, energia wiatrowa]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
NOWOŚĆ Dostęp on-line edukacyjny - 63,00 zł
prenumerata dla studentów : dostęp elektroniczny
PROMOCJA Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 98,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
PROMOCJA Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 180,00 zł
Dostęp dwuletni do wszystkich treści publikowanych w portalu
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 18,00 zł
30-dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (365 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści elektronicznych portalu rynekinstalacyjny.pl dla prenumeratorów miesięcznika "Rynek Instalacyjny", którzy mają opłaconą roczną prenumeratę papierową.
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (730 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści elektronicznych portalu rynekinstalacyjny.pl dla prenumeratorów miesięcznika "Rynek Instalacyjny", którzy mają opłaconą 2-letnią prenumeratę papierową.
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do portalu - 150,00 zł
Prenumerata + dostęp do treści portalu ► ZAMÓW
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do portalu - 275,00 zł
Prenumerata + dostęp do treści portalu ► ZAMÓW
Prenumerata edukacyjna - wersja papierowa + roczny dostęp do portalu - 90,00 zł
dla studentów: prenumerata + dostęp do treści portalu
Regulamin korzystania z portalu RynekInstalacyjny.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
   09.07.2020

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Czego możesz się spodziewać po nowych kurtynach powietrznych »

systemy wentylacyjne

 



Jesteś instalatorem praktykującym? Skorzystaj z usłaug tej hurtowni »

Wybierz klimatyzator dopasowany do wymagań pomieszczenia »
klimatyzatory klimatyzacja
docenim jakość » korzystam z udogodnień »

 


Poznaj nowinki z branży HVAC »

klimatyzatory

 



4 sposoby zastosowania wymienników ciepła »

Na czym polega automatyzacja instalacji  w technice budowlnej »
wymienniki ciepła systemy kanalizacyjne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Grzejnik czy podłogówka - czym ogrzewać? »

ogrzewanie hybrydowe

 



Jak prawidłowo odizolować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

Zdradzamy 3 funkcje ultra nowoczesnych klimatyzatorów »
produkcja studni wodomierzowych film o pompowni ppoz
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Znajdź sposób na walkę z wilgocią w łazience »

wentylatory do łazienke

 



Poznaj sposób na optymalizację strat energii »

Jakie są korzyści płynące ze stosowania pomp wodnych »
pompy cyrkulacyjne pompy wodne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zaprojektować niezawodne instalacje w budynku »

innowacyjne projektowanie instalacji

 



Wentylacja w przemyśle - poznaj jej arkana »

Dobierz wielogazowy detektor podtynkowy »
wentylatory detektor gazów
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Elektryka nie jest Ci obca? Dołącz do klubu »

klub instalatora

 



Dobierz urządzenie tłoczące do pomieszczenia » Energooszczędne źródła ciepła - jak je pozyskać  »
kanalizacja pompy ciepła
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


9/2020

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - WT 2021 w typowych projektach
  • - Regulacja ciśnienia i strumienia powietrza
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl