Pionowe Siłownie Wiatrowe – jak to działa?

Pionowa Siłownia Wiatrowa – nazwa pochodzi od pracy turbin w osi pionowej, „siłowa”  ponieważ  może ona dzięki energii kinetycznej wiatru napędzać  wiele odbiorników mocy, takich jak: generatory prądu, pompy wodne, pompy hydrauliczne, sprężarki i inne systemy.
Głównym elementem siłowni jest tzw. segment – jest on samodzielną częścią  pionowej turbiny  wiatrowej.
Konstrukcja obudowy segmentu jest bardzo mocną  stalową kratownicą, zbudowaną z dwóch okrągłych poziomych płyt  połączonych czterema rurami oraz ustawionymi pod odpowiednim kątem pionowymi płytami spełniającymi rolę dysz kierunkowych.
Pod dolną płytą segmentu znajdują się cztery tuleje wzmocnione z nią promienistymi odkosami.
Tak skonstruowany segment, umożliwia jego montaż jeden na drugim tworząc tzw. kolumnę.
Trzy kolumny  łączą się w trójkąt równoramienny, tworząc obiekt inżynieryjny,  nazywany na Pionową Siłownią Wiatrową.
Moment obrotowy poszczególnych wirników, połączonych przez specjalne sprzęgła, przenoszony jest na dół kolumny. Odpowiednio skonstruowana podstawa utrzymuje zamontowane na niej segmenty, odbiera od nich przekazaną energię, napędzając za pomocą odpowiednich przełożeń generatory prądu lub inne odbiorniki.
Podstawa konstrukcji wiąże kolumny z fundamentem i jest przykręcona do zabetonowanych kotw.
Pojedyncze kolumny mogą być montowane na przenośnych podstawach.

Pojedynczy segment turbiny pionowej charakteryzuje się następującymi właściwościami i parametrami:
– pracuje niezależnie od kierunku wiatru
– zakres pacy już od 1m/s prędkości wiatru i praktycznie do dowolnych nawet 200 km/h i więcej
– uzyskiwane osiągi na podstawie dotychczasowych badaniach i pomiarów  kształtują się następująco:
– przy prędkości wiatru 1m/s osiąga ok.  0,2 KW mocy
– przy nominalne prędkości wiatru 13m/s segment uzyskuje  ok. 20 KW mocy
– wartość momentu obrotowego dla  startu wirnika wynosi ok. 8 Nm.
– wartość zatrzymania ok. 80 Nm.
– sprawność segmentu wynosi ok. 65 % energii uzyskanej z 1m kw. naporu wiatru
– wymiary segmentu to wysokość 3m i szerokość 2,5m
– praca turbiny jest bardzo  cicha. Maksymalny hałas to  do  ok. 57 decybeli przy dużych wiatrach, nie wydziela żadnych drgań, nie rezonuje.
– może pracować w każdych warunkach atmosferycznych, nie boi się oblodzenia, śniegu, piasku, a nawet chwilowego naporu wody (fali)
– turbina jest zbudowana w większości ze stali więc można ją praktycznie w całości  recyklingować
– Podstawowa obsługa serwisowa  turbiny to przesmarowanie dwóch łożysk co 6 miesięcy

Okres  eksploatacji turbiny przewidziany jest na minimum 50 lat, z przewidywaną co 15 lat wymianą łożysk oraz czyszczeniem i malowaniem powierzchni turbiny.
Instalacja posadowiona jest na fundamencie o średnicy 13,5 m, głębokości  2 m, z trzypoziomowo zbrojonym wieńcem, w którym zabetonowano trzy konstrukcje kotw wystających nad poziom fundamentu, do których przykręcone są podstawy Pionowej Siłowni Wiatrowej.
Na  podstawach zamontowanych  jest dziewięć segmentów tworząc tzw. kolumny.
Połączenie trzech kolumn na bazie trójkąta równoramiennego za pomocą specjalnych łączy daje nam bardzo trwałą  konstrukcję inżynieryjną umożliwiającą wytrzymanie naporu wiatrów ekstremalnych, praktycznie w każdych warunkach.
Takie ustawienie trzech kolumn na małej przestrzeni, daje możliwość umieszczenia aż 27 segmentów do wysokości 29 m nie wymagających badań raportu środowiskowego.
Ustawienie kolumn we wspomnianym trójkącie daje możliwość pracy w danej chwili na 100 % naporu wiatru dla dwóch wież, a jednej nie mniej niż  75-80%, niezależnie od kierunku wiatru.
Konstrukcja Pionowej Siłowni Wiatrowej  jest tak zaprojektowana, że można ją budować do  60 m wysokości.
Moc  poszczególnych segmentów w kolumnie sumuje się i jest przenoszona za pomocą sprzęgieł na dół do podstawy, w której przekazywana jest na odbiorniki umiejscowione na fundamencie.
Pozwala to na podłączenie dowolnych urządzeń i instalacji, a więc na dowolną improwizację technologiczną, gdyż praktycznie nie ma ograniczeń co do  przestrzeni i masy urządzeń.
Na obecną chwilę podłączone są generatory synchroniczne, samowzbudne wolnoobrotowe prądu zmiennego.
Zainstalowane Generatory wraz z inwerterami  i całym oprzyrządowaniem są produktami ogólnodostępnymi na rynku znanych firm światowych.

Parametry i cechy Pionowej Siłowni Wiatrowej, pozwalają na bardzo szybki montaż praktycznie w dowolnych miejscach.

Łatwość logistyczna przemieszczania, duża improwizacja technologiczna pozwala spełniać wiele funkcji nie tylko do wytwarzania energii elektrycznej, ale również do nawadniania pól, odsalania wód, napowietrzania akwenów wodnych, napędu układu klimatyzacji np. na wieżowcach oraz możliwości sprężania powietrza do różnych celów: napędy silników pneumatycznych, instalacji sterujących, układów hydraulicznych itp.

Łatwość montażu turbin oraz brak zewnętrznych elementów wirujących, daje nam bezpieczeństwo i całkowicie przyjazne warunki pracy dla ludzi i środowiska naturalnego, daje  nam również możliwość montażu instalacji na domach, wieżowcach, obiektach przemysłowych, platformach wiertniczych, na statkach, w parkach, w przełęczach, w pasmach górskich, nad rzekami, na morzu i wyspach, a więc w dowolnych warunkach i miejscach.