Archimedes wind turbine

Odporová turbína s horizontálně orientovanou osou rotace. Efektně vypadající větrná turbína se názvem odkazuje na geometrické konstrukce matematika a fyzika ze Syrakus, Archiméda. Profilací vychází z ulity měkkýšů a plžů, kde jsou přítomné principy Fibonacciho posloupnosti i zlatý řez. Jde o novodobou konstrukci, která zaujme nápaditým tvarem. 

Konstrukce větrné turbíny připomíná rozvíjející se poupě květiny, nebo právě ustupující řez ulity. Osa rotace je vodorovná se zemským povrchem a “rozvinutou” částí se natáčí přímo proti směru větru. Jde tedy o směrovou turbínu, která musí měnit svoji pozici rotací kolem osy otáčení, tedy stožáru či tyči, na kterou je připevněná. Aby bylo dosaženo rotace otevřené části turbíny proti větru a nikoli opačně, je střed rotace posunutý před těžiště turbíny.

archimedova větrná turbína

Autorem, držitelem patentu a výrobcem je společnost Respect z Jižní Koree. Turbínu vyrábí ve dvou velikostech a tedy i výkonech 150 Watt a 1000 Watt.

Turbína o výkonu 150W

  • Nominální výkon = 125W
  • Maximální výkon = 150W
  • Začíná se točit = 0.9m/s (sepnutí: 3m/s)
  • Nominální rychlost větru = 12m/s
  • Max. rychlost větru = 14m/s
  • Rychlost větru, kterou turbína nepřežije > 50m/s
  • Nominální rotace = 500 otáček za minutu
  • Max. rotace: 600 otáček za minutu
  • Rozměry = 0.75 x 1.10 x 0.90 m
  • Hmotnost: 32 kg
výkonová charakteristika turbíny 150W

Turbína o výkonu 1000W

  • Nominální výkon = 700W
  • Maximální výkon = 1000W
  • Začíná se točit = 0.9m/s (sepnutí: 3m/s)
  • Nominální rychlost větru = 12m/s
  • Max. rychlost větru = 14m/s
  • Rychlost větru, kterou turbína nepřežije > 50m/s
  • Nominální rotace = 330 otáček za minutu
  • Max.rotace: 400otáček za minutu
  • Rozměry = 1,5 x 1,9 x 1,75m
  • Hmotnost: 120 kg
výkonová charakteristika turbíny 1000W

V originálním provedení je na hlavní konstrukci v ose rotace turbíny nejprve umístěný generátor, následuje samotná archimedova turbína a končí elektrickou brzdou. Tohoto konceptu se drží většina domácích výrobců replik zařízení. Často však chybí brzda. 

Je ale možné se setkat i s výtvory, kdy je generátor umístěný až za archimedovou turbínou ve směru větru.

Všimněte si, že nominální hranice (hodnota, na kterou je turbína stavěná) je poměrně blízko od maximální výkonové hranice a pro výrobu zajímavá rychlost větru začíná na 8 respektive 10ti metrech za sekundu. Pro území ČR jsou tyto rychlosti větru, kromě horských oblastí, spíše výjimkou, než pravidlem. 

Opět doporučuji navštívit mapu větrných podmínek (Ústav fyziky atmosféry AVČR).

Vlastní výtvory

Turbína se stala pro svůj neotřelý tvar a možná i pověst výtvoru vycházejícího z tolika tajemných pravidel přírodní architektury (narážím na Archimedovu šroubovici, Fibonacciho posloupnost, zlatý řez a dokonce i zmínky o fraktálech pana Mandelbrota) natolik populární, že se za chvíli možná budou modely turbínek prodávat místo větrníků na pouti. 

Pokud si chcete postavit model třeba z papíru, lze dobře použít řezy nakreslené například na těchto stránkách indonéské university (v indonéštině): Řezy

Máte-li možnost  3D tisku a láká vás výroba modelu z filamentu, pak volně dostupné STL soubory seženete například na: STL soubory

Další inovace

Různá vylepšení a směry výzkumu se zabývají otázkou změn úhlů šroubovic během své rotace kolem osy.

různé poměry stoupání šroubovic vůči ose rotace

Dále jsou zde pokusy s počtem šroubovic na jedné ose, které začínají od dvou protilehlých. Zdá se, že vítězí třílopatková verze.

 

Jiné výzkumy dokonce řeší ideální úhel sklonu osy turbíny oproti přímému směru větru. 

Conclusion

Jde o turbínu, která v nepříliš větrné vnitrozemské zemi nezpůsobí revoluci ve vytěžování energie větru. Určitě najde své pevné místo na mořském pobřeží i horských oblastech se stabilním směrem a intenzitou větru pohybující se nad hranicí 10m/s.

Troufnu si tvrdit, že turbína o výkonu jednoho kilowattu je jakýmsi horním limitem velikosti turbíny, kdy náklady na výrobu stabilní konstrukce lopatek mají svoji ekonomickou návratnost. S narůstající velikostí přibývá starostí s udržením tvaru a vyváženosti trubíny.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.