Удобные, но почти бесполезные: почему не стоит покупать вертикальные ветрогенераторы

Ветрогенераторы с вертикально расположенной осью вызывают много дискуссий, и владельцы домашних электростанций часто разочаровываются в них. Фокус попытался разобраться, чем же они плохи и хороши.

Обслуживание

Вертикальные ветрогенераторы часто привлекают своей компактностью. Лопасти у них расположены таким образом, что вся конструкция имеет меньше площадь у основания, а значит занимает меньше места по сравнению с похожими горизонтальными. Кроме того, их можно устанавливать ближе к земле, что упрощает установку и обслуживание, особенно в городах. Не так давно в США назвали три лучших вертикальных ветряных турбины.

Вертикальные ветрогенераторы, как правило, запускаются при более слабом ветре, чем их горизонтальные конкуренты, пользы от этого преимущества немного, ведь энергии вырабатывается гораздо меньше. Но если горизонтальные турбины и турбины Савониуса начинают вращаться автоматически при дуновении ветра, турбинам Дарье часто необходим пусковой механизм, поскольку лопасти не направляют ветер для создания достаточного крутящего момента.

У вертикальных моделей меньше движущихся частей, чем у горизонтальных, благодаря чему они реже ломаются и требуют ремонта. Еще одно преимущество заключается в том, что к компонентам легче получить доступ и обслуживать их.

С другой стороны, они могут испытывать большую турбулентность, что снижает как срок службы, так и производительность. Из-за особенностей конструкции и материалов хорошие вертикальные генераторы получаются дороже горизонтальных аналогов, что мешает их внедрению, особенно для крупномасштабных проектов. Лучше всего такие устройства для небольших установок, например, для жилых домов, но в этому случае возникают серьезные проблемы.

Производство энергии

Игорь Недилько из Киевской области в ноябре 2024 года рассказал Фокусу, что пытался использовать, а потом сделать своими руками ветрогенератор с вертикальной осью, но получил неприятный опыт, поскольку эффективность оказалась очень низкой. Позже его мнение разделил украинец Богдан Кушлык:

"Вертикальный ветрогенератор не советую никому — и ни при каких условиях, ни при каких обстоятельствах он работать не будет".

По его словам, чтобы вертикальный генератор достигал такой же мощности, что и горизонтальный, он должен быть примерно в три раза больше. Вертикальные разновидности производят меньше мощности на единицу охватываемой площади, поэтому требуется больше турбин для производства того же количества энергии, что и горизонтальным. Это нивелирует одно из мнимых преимуществ — компактность.

Богдан Кушлык советует не рассматривать для покупки вертикальные модели, которые продаются в Китае, ведь они физически не способны генерировать значительное количество электроэнергии, что бы ни обещали продавцы. Турбина Савониуса, один из распространенных типов, имеет эффективность всего 9-10%, а ротор Дарье — 15-16%. Для сравнения, горизонтальные ветряки достигают эффективности 40-50%.

Из-за особенностей строения ветер влияет не на все лопасти ротора с вертикальной осью одновременно. Фактически, только лопасти с подветренной стороны приводятся в движение, в то время как другие просто следуют по инерции. Во время вращения вертикальные роторы также сталкиваются с большим аэродинамическим сопротивлением на лопастях, что тоже снижает эффективность производства энергии. Это особенно заметно на ветряных турбинах Савониуса, поскольку они имеют более широкую поверхность лопастей.

Впрочем, некоторые видят в вертикальной компоновке еще не раскрытый потенциал. Например, компания VAWT-X Energy разработала ветрогенератор на основе турбины Дарье, которая обещает мощность в 6 кВт. При разработке новой конструкции инженеры попытались устранить проблемы, присущие этому типу роторов. Результат покажет время, прототип сейчас тестируют в Австралии, ожидая, что благодаря изогнутым вертикальным лопастям он сможет лучше работать в местах, где направление ветра часто меняется.