8.3.Elektrownie wiatrowe wykorzystujące efekt Magnusa

            Główną cechą tego typu elektrownii jest zastosowanie zamiast obrotowych łopatek, obracających się wirników. Obracające się wirniki na podstawie efektu Magnusa wytwarzają siłę nośną. Zjawisko to polega na powstaniu siły bocznej na obracającym się walcu lub bryle kulistej, zanurzonych w strumieniu gazu lub cieczy, gdy ma miejsce względne przemieszczenie obracającego się ciała w stosunku do strumienia. Przedstawione to jest na rysunku 25. Zjawisko to nosi nazwę od nazwiska niemieckiego fizyka i chemika H.G. Magnusa, który zwrócił uwagę na to, że powoduje ono "zakrzywienie "toru wybitej piłeczki tenisowej lub golfowej oraz zmienia tor obracającego się pocisku artyleryjskiego i jako pierwszy zbadał to zjawisko w 1853 r.

Rys.25.Powstawanie siły nośnej.                          Fot.6.

            Wirnik tego typu wykazuje większą sprawność przy małych prędkościach wiatru (zaczyna prace przy prędkości wiatru 3 [m/s]). Pracuje więc przy większym współczynniku wykorzystania energii. Wirnik taki obraca się niemal trzy razy wolniej (od 3 do 6,1 [obr/min]) od tradycyjnych wirników a co za tym idzie emituje mniej hałasu. Jest też bardziej odporny na silne wiatry.

            Na fotografii 6, pokazana jest elektrownia wiatrowa o mocy 1,2 MW firmy ENECO typ ACOWIND A-63. Rolę łopat pełnią obracające się walce, które napędzane są ze zmienną prędkością obrotową, przez silniki elektryczne umieszczone wewnątrz piasty. Prędkość obrotowa wirników dostosowana jest do zastanej prędkości wiatru tak aby elektrownia pracowała przy jak największym współczynniku wykorzystania energii wiatru C_p. Osiąga się większe wartości tego współczynnika niż w tradycyjnych łopatkowych rozwiązaniach. Do wad tego typu wirnika należy powstawanie stosunkowo dużej siły pchającej w stosunku do siły ciągu, niż w tradycyjnych wirnikach łopatkowych. Koniecznym jest przez to specjalne mocowanie piasty, żeby sprostać dodatkowym obciążeniom.

W elektrowni tej, ciekawym rozwiązaniem jest zastosowanie przekładni hydraulicznej.

Rys.26.Przekładnia hydrauliczna.

            Wirnik wiatrowy napędza pompę hydrauliczną o regulowanym wydatku. Ta z kolei, napędza silnik hydrauliczny, który to dopiero napędza prądnicę. Na rysunku 26 przedstawiony jest uproszczony układ takiego rozwiązania. W gondoli konieczna jest jeszcze chłodnica oleju, zbiornik oleju, zawory itp. Powoduje to że rozmiary i ciężar takiego rozwiązania jest dosyć znaczny. Przekładnia taka ma także mniejszą sprawność niż przekładnia mechaniczna. Jednak rozwiązanie to pozwala na płynną regulację prędkości obrotów rotora elektrowni w całym zakresie prędkości wiatru. W elektrowni zastosowany jest generator asynchroniczny, co sprawia że jego wirnik musi obracać się ze stałą prędkością obrotową. Zapewnia to przekładnia hydrauliczna. Podsumowując układ taki pozwala na otrzymanie energii elektrycznej o wysokiej jakości.

            Przy prędkościach wiatru powyżej maksymalnych, silniki napędzające wirniki są zatrzymane i wirnik nie pracuje. Przekładnia może pełnić też rolę hamulca gdy dławione lub zamknięte są przewody tłoczne pompy.