Proč mají větrné elektrárny jen tři rotorové listy?

Zamysleli jste se někdy nad tím, proč mají větrné turbíny právě tři rotorové listy? Proč nemají dva nebo čtyři? (délka blogu 5 min.)

Větrná elektrárna využívá kinetickou energii větru k výrobě elektrické energie, kterou pak dodává do elektrické sítě. 

Setkat se dnes můžete prakticky jen s třílistými rotory. Proč? Výrobci mají hned dva dobré důvody. Je to výhodné ekonomicky - a třílisté rotory jsou vhodnější také mechanicky.

Ekonomika

Teoreticky je to skutečně tak, že čím více má elektrárna rotorových listů, tím více energie se dá z větru načerpat. Platí to ale jen do chvíle, kdy se následující list dostává do větrného “stínu” listu předcházejícího. 

V praxi tedy není vhodné počet listů přehánět. Každý z nich se totiž musí budoucí vyrobenou energií především sám zaplatit. Čím více listů, tím větší jsou výrobní náklady - a mimochodem také náklady na jejich údržbu. 

Každý další přidaný list sice zvyšuje množství získané energie, navíc ale jeho váha namáhá rotor a vyžaduje stabilnější a odolnější konstrukci stožáru. 

Zároveň si listy rotorů vzájemně “vadí”. Způsobují totiž během pohybu ve vzduchu malé turbulence, takže “berou vítr z plachet” listu, který se na dané místo dostane krátce poté. U systému se třemi listy to není moc znát, pokud by se ale jejich počet zvětšil, byl by efekt výraznější. 

Mechanická zátěž

Ještě zřetelnější je pak nevýhoda vícelistých systémů, co se týká mechanického zatížení rotoru. Čtyřlistá větrná elektrárna nikdy nemůže pracovat tak vyváženě jako větrník se třemi listy. 

Důvodem je samotný sloup, který daný rotor nese. 

Zatímco se tři listy mohou rozprostřít po obvodu větrníku pod úhlem 120 stupňů - a umožňují tak poměrně plynulý provoz - dva a nebo dokonce čtyři listy by musely být umístěny přímo proti sobě (nebo ve dvojicích kolmo na sebe) pod úhlem 90 stupňů. 

Ve chvíli, kdy jeden z takto umístěných listů míjí stožár, mění se podmínky jeho obtékání vzduchem. Stožár ho jednoduše řečeno - stíní. Zároveň se ale v takové chvíli nachází list, který leží přímo naproti, tedy přímo nad stožárem, v nejrychlejším proudu vzduchu. (Ve vyšší výšce proudí vzduch rychleji než přímo nad povrchem Země). 

Síly, kterými oba listy v takové chvíli působí na rotor, jsou rozdílné a rotor dostává mechanický úder. Ten se pak v případě čtyřlistého systému opakuje čtyřikrát za otočku. To samozřejmě nedělá větrné elektrárně dlouhodobě dobře. 

Kterým směrem se točí listy rotorů?

Na samém počátku využití větrných elektráren jste se skutečně mohli setkat s rotory, které se točily oběma směry. Samozřejmě ne oběma směry zároveň, ale vždy jedním směrem,  tím, který si vybral výrobce systému. 

Jakmile se ale různé větrné elektrárny začaly sdružovat do větrných parků,  zjistilo se, že rozdílné směry otáčení působí příliš nepříjemně na okolí. 

Dnes se točí všechny větrné elektrárny po směru hodinových ručiček, to je směr, který byl vybrán jako příjemnější - jsme na něj totiž odmala zvyklí.