So sánh thực nghiệm đặc tính khởi động và khả năng phát điện của các turbine gió trục đứng trong điều kiện gió thấp

Abstract

This study experimentally compares the starting characteristics and power generation performance of four small-scale vertical axis wind turbine configurations, including an improved Aeroleaf rotor, a twisted Savonius rotor, a Darrieus rotor, and SH-200R rotor under low wind speed conditions. All models were designed with an identical swept area (approximately 0.305 m²) and were coupled to the same generator system to ensure objective evaluation. Experiments were conducted at three low wind levels, and the parameters, including cut-in wind speed, rotational speed, and output voltage, were averaged from four repeated measurements. The results show that the improved Aeroleaf rotor exhibits the lowest average cut-in wind speed (2.54 m/s) and achieves the highest rotational speed (164.75 RPM) and output voltage (16.1 V). These differences are attributed to the hybrid aerodynamic characteristics of the Aeroleaf blade, which combine drag and lift effects, thereby enhancing self-starting capability and power generation performance in low wind conditions.

Tóm tắt

Nghiên cứu này được thực hiện nhằm so sánh thực nghiệm đặc tính khởi động và khả năng phát điện của bốn dạng turbine gió trục đứng quy mô nhỏ gồm Aeroleaf cải tiến, Savonius xoắn, Darrieus và SH-200R trong điều kiện gió thấp. Các mô hình được thiết kế cùng diện tích quét (~0,305 m²) và sử dụng chung hệ thống máy phát để đảm bảo tính khách quan. Thí nghiệm được thực hiện ở ba cấp độ gió thấp; các chỉ tiêu gồm tốc độ gió khởi động, tốc độ quay và điện áp đầu ra được lấy trung bình từ bốn lần đo. Kết quả cho thấy Aeroleaf cải tiến có tốc độ gió khởi động trung bình thấp nhất (2,54 m/s) và đạt tốc độ quay (164,75 vòng/phút) và điện áp ra (16,1 V) cao nhất. Sự khác biệt được giải thích bởi đặc tính khí động lai giữa lực cản và lực nâng của cánh Aeroleaf cải tiến, giúp nâng cao khả năng tự khởi động và phát điện trong vùng gió thấp.