Розробники вітрогенераторів часто з скептицизмом ставляться до ідеї вітряних турбін, здатних ефективно працювати за низьких швидкостях вітру. Данська компанія Archimedes пішла своїм шляхом, використавши конструкцію, більш схожу на водяне колесо, ніж на традиційну вітряну турбіну.

Багато розробники вітряних турбін комунального масштабу, тобто, що працюють в умовах міської забудови, не вірять у можливість ефективного отримання енергії за малих швидкостях вітру, або в районах, де потоки вітру непостійні. У своїй аргументації вони спираються на закон Беца, що визначає максимальну кількість енергії, яку можна отримати від вітрогенератора. Закон заснований на принципах збереження мас і моменту імпульсу повітряного потоку, що проходить через абстрактний ідеальний циліндр, який видобуває енергію з потоку вітру. Тут мається на увазі, і це важливо підкреслити, що мова йде про турбіни, ротори яких мають аеродинамічні лопаті. Закон Беца свідчить, що ніяка турбіна не може перетворити більш 59.3% кінетичної енергії вітру. На практиці міські турбіни зазвичай досягають 75% ... 80% межі Беца. Таким чином, за низькій швидкості вітру для роботи генератора просто не вистачає енергії.

Fig 1

Міська турбіна Liam F1 компанії Archimedes.

Один із способів, що дозволяють обійти цю проблему малих швидкостей, полягає в тому, щоб відмовитися від використання аеродинамічних лопатей і використовувати щось, що більше нагадує водяне колесо, ніж класичну вітряну турбіну. Цей підхід ліг в основу міської турбіни, розробленої датською фірмою Archimedes, і названої Liam F1. Лопаті турбіни мають форму гвинта Архімеда. Примітно, що гвинти Архімеда часто використовуються в конструкціях гідросистем з низьким напором. У цьому разі вони мають криву ефективності, плоску в широкому діапазоні швидкостей потоку.

Мерінус Міремет (Marinus Mieremet), співзасновник Archimedes, говорить про це так: «Взагалі кажучи, між фронтальною і тильною сторонами лопатей ротора вітряної турбіни існує різниця тисків. Однак у випадку з Liam F1 це не так. Різниця тисків створюється просторової фігурою спіральної лопаті. Це набагато покращує характеристики турбіни, ротор якої починає обертатися навіть тоді, коли вітер дме на нього під кутом 60 градусів. Нам не знадобляться дорогі програми, оскільки через конічну форму турбіна автоматично повертає себе в оптимальному напрямку щодо вітру. Точно так само, як флюгер. І, оскільки турбіна дає мінімальний опір, вона практично не створює шумів. Міремет додав також, що її ефективність дорівнює приблизно 80%.

Fig 2 

Турбіна, сконструйована компанією Wind Sail Receptor.

Обертання турбіни починається за швидкості вітру близько 2 метрів на секунду. Її максимальна вихідна потужність досягає 1.5 кВт, коли вітер дме зі швидкістю трохи більшою 4,9 метрів на секунду. Компанія повідомляє, що її розробка адресована приватним домовласникам.

Archimedes - не перший розробник вітряних турбін, що пішов по шляху використання принципу водяного колеса. Компанія Wind Sail Receptor з Невади конструює схожі на дитячі вертушки турбіни, фізика роботи яких набагато ближче до гідро, ніж до аеродинаміки.