SAVONIUSOV ROTOR
Veterna turbina, ki se vrti v horizontalni ravnini in je neodvisna od smeri vetra. Leta 1925 jo je izumil finski pomorščak Sigurd J. Savonius.
Prednosti take turbine
- Enostavna gradnja, lahko dostopni material za gradnjo (200 Literski sodi za olje, predležje bobna pralnega stroja itd.).
- Neodvisno delovanje od smeri vetra.
- Direktni prenos navora po navpični osi vse do tal.
- Pravilno grajen rotor deluje že pri nizki hitrosti vetra (2m/s) in tja vse do nekje 25 m/s. Obodna hitrost rotorja narašča linearno s hitrostjo vetra, moč pa raste s tretjo potenco hitrosti vetra.
- Enostavno lahko vežemo paralelno več rotorjev in dobimo s tem večjo moč.
- Posebna varnost pri neurjih, ker je rotor dokaj neobčutljiv na močne sunke in turbulence vetra.
Slabosti take turbine
- Robusten rotor, neprijetnega videza.
- Velika teža rotorja, zaradi česar mora biti dobro balansiran, da pri velki hitrosti vetra ne zašne tresti.
- Nizka kotna hitrost vrtenja in velik moment, kar pride prav za vodne črpalke, za generatorje pa potrebujemo dodatne prenose, ki prinesejo tudi dodatne izgube.
- Nižji izkoristek kot današnje moderne turbine, ampak zato uporabne v velikem razponu hitrosti vetra.
Delovanje
Tu pri delovanju bom opisal izvedbo rotorja iz dveh starih naftnih sodov in iz dveh predležij bobna pralnega stroja, ki ju vidite na vrhu strani. Rotorji so sestavljeni kot to vidite spodaj na sliki tlorisa elise. Lopatici se med seboj prekrivata za 20% širine rotorja. Os v kanalu rotorja naj ne bi presegla četrtino širine kanala. Ko veter piha lopatica zajema zrak in ga na drugi strani izpiha kar povzroči dodatno reakcijsko silo. Rotor je izdelan v dvojno višino, zgornji rotor je na spodnjega zasukan za 90-stopinj, kar prispeva k enakomernejšemu navoru. Obodna hitrost rotorja v praznem teku znaša 1,8 kratno hitrosti vetra, pri optimalni obremenitvi pa je obodna hitrost rotorja med 0,8 in 1 kratno hitrostjo vetra. Rotor je na zgornji in spodnji strani uležajen, za gred pa je uporabljena palica iz svetlo vlečenega jekla. Lopatice (polovice sodov) so pričvrščene na 2 mm delelih okroglih jeklenih ploščah premera 1250 mm ali pa na ploščah iz vodoodporne vezane plošče (bosanke). Navpični zunanji robovi soda so ojačani v vertikalnimi jeklenimi šipkani, da jih pri visokih obratih nebi raznesla centrifugalna sila, kar bi lahko imelo hude posledice. Na koncu gredi se nahaja zavora, s katero lahko kdaj koli ustavimo rotor, posebno priporočnjivo pred nevihto. Uležajenje na vrhu vsebuje en kroglični radialni ležaj, na spodnji strani pa se da uporabiti stožčasti ležaj, ali pa dva kroglična enega radialnega in enega aksialnega. Enostransko vpet rotor, kot ga vidite na zgornji sliki v ozadju (rdeči), se ni obnesel, ker je začel pri večjih hitrostih vetra opletati. Okvir je napravljen iz telefonskih stebrov - bander. Pri tem je treba polagati pozornost nato, da je med vertikalnima drogovoma in eliso vsaj 50 cm razmika sicer pride do izrazitega magnusovega efekta, ki zavira vrtenje rotorja.
Testi uporabe
Testirano za namakanje polj z dvema različnima črpalkama. Prva je triplexova črpalka za vrtalni stroj cena 50 DM druga pa apollo-excenterrollenpumpe Typ 128 cena 400 DM. Za prvo črpalko smo uporavili jermenski prenos za višanje obratov 1:5, druga črpalka pa je gnana direktno iz gredi. Višinska razlika črpanja znaša 2 metra hitrost vetra pa je bila merjena na višini 2. metrov. Rezultati so vidni spodaj v tabeli, ob ugodnem vetru je druga črpalka načrpala tudi rekordnih 20000 litrov vode na dan.
|
Hitrost vetra |
Načrpana količina |
|
|
Triplex |
2 m/s |
1,5 l/min |
|
4 m/s |
12 l/min |
|
|
Apollo |
2 m/s |
12 l/min |
|
4 m/s |
22 l/min |
Drugi test je bil opravljen z proizvodnjo električne energije. Tu so pa stvari nekoliko bolj težavne. Velika večina generatorjev električne energije potrebuje za svoje delovanje, to je da iz sebe dajo vsaj toliko energije kot jo porabijo za vzbujanje, vsaj 800 obr/min. Iz tega razloga je za proizvodnjo električne energije smiselno uporabiti generator z permanentnim magnetom oziroma motor z permanentnim magnetom opremljena z ustrezno elektroniko. Generator primeren za uporabo v tem sistemu je proizvajalca Elektro-Lips, Tretzendorf 13, Oberaurach. Nazivni podatki generatorja so 500W pri 500obr/min in napetostjo praznega teka 120V. Pri navedenih podatkih da obremenjen generator od sebe na 4 ohmskem uporu napetost 40V in tok 10A, se pa tudi lepo zagreje. 12 Voltni akumulator že lahko polnimo pri 50 obr/min. Slaba stran take rešitve je visoka cena 650 DM. Varijanta dva je cenejša ampak tudi manj efektivna. Nabavimo si motor s permanentnim magnetom ventilatorja iz kamijona z 24 voltno inštalacijo ali kaj podobnega. Zaželjeno je da ima tak motor čim nižjo nazivno število obratov in čim višjo nazivno napetost. Nato preko prenosa, ki je v razmerju med 1:5 do 1:20 in je odvisem od izbranega motorja, ga priklopimo na gred rotorja.
