hvorfor ikke flere blade?
vindmøller er bygget til at fange vindens kinetiske (bevægelse) energi. Spørgsmålet opstår, hvorfor moderne vindmøller ikke er bygget med mange rotorblade, som de gamle “amerikanske” vindmøller. Turbiner med mange knive eller meget brede knive, dvs.turbiner med en meget solid rotor, vil dog blive udsat for meget store kræfter, når vinden blæser med en orkanhastighed (husk, at energiindholdet i vindens vind varierer med den tredje effekt af vindhastigheden).
vindmølleproducenter skal certificere, at deres vindmøller er bygget, så de kan modstå ekstreme vinde, der forekommer, f.eks. i løbet af 10 minutter en gang hvert 50. år. For at begrænse indflydelsen fra de ekstreme vinde foretrækker turbineproducenter derfor generelt at bygge turbiner med et par, lange, smalle knive. For at kompensere for de smalle vinger, der vender mod vinden, foretrækker turbineproducenter at lade turbinerne rotere relativt hurtigt.
hvorfor ikke et lige antal blade?
moderne vindmølleteknikere undgår at bygge store maskiner med et lige antal rotorblade. Den vigtigste årsag er turbinens stabilitet. En rotor med et ulige antal rotorblade og mindst tre knive kan anses for at svare til en skive ved beregning af maskinens dynamiske egenskaber.
en rotor med et lige antal knive vil give stabilitetsproblemer for en maskine med en stiv struktur. Årsagen er, at i det øjeblik, hvor det øverste blad bøjer baglæns, fordi det får den maksimale effekt fra vinden, passerer det nederste blad ind i vindskyggen foran tårnet.
de fleste moderne vindmøller, der bruges til at generere elektricitet, har tre knive, selvom nogle har to eller endda en. Tre blade har den særlige fordel, at det polære inertimoment med hensyn til gabning er konstant og er uafhængig af rotorens position. Denne egenskab bidrager til relativt jævn drift, selv under gabning. En to-bladet rotor har imidlertid et lavere træghedsmoment, når knivene er lodrette, end når de er vandrette. Denne ‘ubalance’ er en af grundene til, at de fleste tobladede vindmøller bruger en spændende rotor. Brug af mere end tre knive kan også resultere i en rotor med et inertimoment uafhængigt af position, men mere end tre knive bruges sjældent. Dette skyldes primært de højere omkostninger, der ville være forbundet med de ekstra knive.
det danske 3-bladede koncept
de fleste moderne vindmøller er trebladede designs med rotorpositionen opretholdt medvind (på den blæsende side af tårnet) ved hjælp af elektriske motorer i deres krøjemekanisme. Dette design kaldes normalt det klassiske danske koncept og har tendens til at være en standard, mod hvilken andre begreber evalueres. Langt de fleste af de turbiner, der sælges på verdensmarkederne, har dette design.
grunddesignet blev først introduceret med den berømte Gedser vindmølle. Et andet kendetegn er brugen af en asynkron generator.
tobladet (teetering) koncept
tobladet vindmølledesign har fordelen ved at spare omkostningerne ved et rotorblad og dets vægt, selvfølgelig. De har dog tendens til at have svært ved at trænge ind på markedet, dels fordi de kræver højere rotationshastighed for at give den samme energiproduktion. Dette er en ulempe både med hensyn til støj og visuel indtrængen. På det seneste har flere traditionelle producenter af tobladede maskiner skiftet til trebladede designs.
to-og enbladede maskiner kræver et mere komplekst design med en hængslet (svingende nav) rotor som vist på det andet billede, dvs.rotoren skal kunne vippe for at undgå for kraftige stød på turbinen, når en rotorblade passerer tårnet. Rotoren er derfor monteret på en aksel, der er vinkelret på hovedakslen, og som roterer sammen med hovedakslen. Dette arrangement kan kræve yderligere støddæmpere for at forhindre rotorbladet i at ramme tårnet.
one-bladet koncept
der findes Enbladede vindmøller, og de sparer omkostningerne ved et andet rotorblad. Hvis noget kan bygges, vil ingeniører gøre det. Enbladede vindmøller er imidlertid ikke særlig udbredt kommercielt, fordi de samme problemer, der er nævnt under det tobladede design, i endnu større grad gælder for enbladede maskiner.
ud over højere rotationshastighed og støj-og visuelle indbrudsproblemer kræver de, at der placeres en modvægt på den anden side af navet fra rotorbladet for at afbalancere rotoren (se anden figur). Dette udelukker naturligvis besparelserne på vægt sammenlignet med et tobladet design. Den æstetiske faktor for udseendet af ubalance er en anden overvejelse. Den formodede fordel er således, at turbinen kan køre med et relativt højt spidshastighedsforhold, og at omkostningerne skal være lavere på grund af behovet for kun et blad.
Video frames
– Two blades: general explanation
– Three blades: general explanation