Typer av vindkraftverk

HAWT och VAWT?

De olika typer av vindkraftverk som finns delas in i HAWT (Horisontell Axies Wind Turbine) och VAWT (Vertical Axies Wind Turbine). Den ena har axeln horisontellt, den andra vertikalt, det är skillnaden.
Vindkraftverk av typen HAWT kan antingen ha rotorn i lä, eller i lovart, vanligast är dock att den är i lovart. Den här typen av vindkraftverk har också högre verkningsgrad än vindkraftverk av typen VAWT.

Snabblöpare

Det vanligast förekommande typen av vindkraftverk är snabblöparen, som kan ha från ett rotorblad och uppåt. Ju färre blad, desto snabbare roterar den, men turbiner med ett eller två blad brukar ha balansproblem, därför använder man sällan färre än tre blad.
De första snabblöparna kom under 1930-talet, samtidigt som behov av elektricitet uppstod ute på landsbygden. För att uppnå tillräckligt varvtal för generatorn utnyttjade man sina nya kunskaper om aerodynamik och genom att låta rotorbladen likna flygplansvingar kunde man uppnå en hastighet för dessa som var 5-10 gånger vindhastigheten. När landsbygden elektrifierades försvann dessa vindkraftverk från gårdarna. Två av de mest kända modellerna av dessa vindkraftverk var Windcharger och Excenter.
De vindkraftverk som byggs idag, såväl stora som små är snabblöpare, oftast med tre blad. Turbiner med fler blad har ett högre vridmoment än de med färre blad, men det betyder inte att de är effektivare eftersom effekt är lika med vridmoment gånger hastighet. Ska man producera el, då är färre blad att föredra eftersom generatorer kräver varvtal, men ska man pumpa vatten, då är det bättre med en långsam turbin med ett högt vridmoment.

Vindhjul

Vindhjulen känner man igen från den amerikanska western och det är just sådana som lämpar sig för vattenpumpning. De har många tvärställda och lätt böjda blad och de var ett resultat av ingenjören Thomas Perry´s tester av 5000 olika rotorkonstruktioner. Perry fick till sist fram en rotor med dubbelt så hög verkningsgrad som tidigare modeller och det vindhjul med hans konstruktion som vi är vana att se dem.
Man kanske tror att vindhjulet inte används längre, men det lär finnas mer än en miljon vindhjul i drift än i dag. Dessa har normalt en rotordiameter på 2,5 meter, men under 1800-talet var de betydligt större än så. Ångloken behövde mycket vatten och man byggde därför vindhjul med en diameter upp till 18 meter.

Väderkvarn

Väderkvarnar användes oftast för att mala säd, men även som vattenpumpar för bevattning. De större väderkvarnarna var 20 - 30 meter höga och med en rotordiameter på 25-30 meter utvecklade de en effekt på 25-30 kW.

Savoniusrotorn

Savoniusrororn utvecklades av den finske uppfinnaren Georg Savonius år 1924. Savoniusrotorn har lägst verkningsgrad av alla typer av vindkraftverk, bara mellan 10-15 procent. De är enkla att bygga och de används framförallt som batteriladdare, eller som startmotorer åt darrieusturbiner. Snurrande reklamskyltar är ett annat användningsområde för dem.

Darrieusturbinen

Darrieusturbinen utvecklades året därpå (1925) av fransmannen Georg Darrieus. Turbinen som liknar en visp kan inte starta själv och som startmotor till darrieusturbiner kan savoniusrororer användas. När turbinen väl börjat snurra drivs den sedan av vinden. Verkningsgraden för en darrieusturbin ligger strax över 30 procent och turbinens svepyta beräknas som A = 2/D³. Turbinens löptalsområde (tsr) ligger runt 6.

Giromill

Bladen hos en giromill vrids så att bladvinkeln ändras under rotationen, men de måste riktas i förhållande till vindriktningen för att turbinen ska kunna starta. Verkningsgraden hos en giromill ligger runt 40 procent och den är därmed den effektivaste typen av vindkraftverk näst snabblöparen.