Vertikaalse teljega tuuleturbiin

Darrieuse tuuleturbiin

Darrieuse tuuleturbiin on vertikaalse teljega tuuleturbiin. See koosneb mitmetest kõveratest või sirgetest labadest, mis on kinnitatud keskmise vertikaalse pöörleva võlli külge. Labade kõverus võimaldab neil pinge alla sattuda vaid suurtel pöörlemiskiirustel.
Originaalse turbiini disaini patenteeris 1931. aastal prantsuse lennundusinsener George Jean Marie Darrieus.

Tööpõhimõte

Töötava Darrieuse tuuleturbiini labad liiguvad läbi õhu ringikujulisel trajektooril.
Labale mõjuv resultantne õhuvool moodustab laba ja temale mõjuva tuule vahele varieeruva positiivse kohtumisnurga (angle of attack). See tekitab turbiini labade liikumissuuna suhtes kaldus oleva vektoriaalse jõu, mille suurus oleneb kohtumisnurgast.
Antud jõud mõjub turbiini võllile, mistõttu suureneb selle pöördemoment ja esialgne pöörlemiskiirus. Selline olukord tekib ka negatiivse kohtumisnurga puhul, sest kõik labad on sümmeetrilised ja mõjuv jõud on liikumissuuna suhtes sama nurga all.
Kõigi mõjuvate jõudude tõttu võib Darrieuse turbiini rootor pöörelda mitmeid kordi kiiremini, kui sellele mõjuv tuule liikumiskiirus. See üleliigne liikumiskiirus on võimalik elektrigeneraatori abil muundada energiaks.

Eelised

Darrieuse tuuleturbiini on võimalik võrdlemisi lihtsalt kombineerida Savoniuse tüüpi tuuleturbiiniga maksimeerides ühel ruutmeetril toodetud energia kogust.
Tuleviku perspektiivis on võimalik Darrieuse turbiini täiustada uudsete materjalidega, mis on töökindlamad ning ühtlasi kõrvaldavad olulised puudused labade lühikeses elueas.

Puudused

Mittetöötav Darrieuse turbiin ei suuda iseenesest pöörlema hakata, sest kõige väiksemagi pöördemomendi saavutamiseks peab rootor eelnevalt mingil kiirusel pöörlema.
Kohtumisnurga muutumise tõttu omavad labad suurimat pöördemomenti oma trajektoori kahes punktis. Sellest tulenevalt omab Darrieuse turbiin sinusoidset pulseerivat töötsüklit, mis raskendab oluliselt turbiini ehitust. Kindlatel kiirustel hakkab pulseerimise sagedus resoneeruma turbiini labade liikumise sagedusega, mis pikas perspektiivis põhjustab labade purunemist.
Enamus turbiini pöörleva osa massist asub turbiini keskosast kaugel. Seetõttu mõjuvad labadele tugevad tsentrifugaalsed (kesktõmbekiirendusest tulenevad) jõud, mis kisuvad labasid turbiinist lahti. Lahenduseks on laialdaselt kasutusele võetud labade kuju, mis sarnaneb keerutatava hüppenööriga. See võimaldab labal oma massi ise toestada, mistõttu puudub vajadus tugitalade järele.

Giromilli tüüpi tuuleturbiin

George Jean Marie Darrieuse patent hõlmas ka kõikvõimalikke labade paigutustüüpe ümber turbiini keskse võlli. Üks võimalik paigutus on nn. Giromill ehk H-kuju. Selle puhul on pikad painutatud labad asendatud kahe vertikaalse labaga, mis kinnituvad keskosa külge horisontaalsete tugitaladega. Antud tüüpi Darrieuse tuuleturbiinid on lihtsa ülesehitusega ja selle tõttu ka mitmel pool maailmas kasutusel.

Tsükloturbiin

Tsükloturbiin on eelpool mainitud Giromill turbiini variatsioon. 
Antud turbiini puhul on igal vertikaalsel labal (üldiselt 2–4 laba) võimalik pöörelda ümber oma telje. See võimaldab turbiinil omada igal hetkel positiivset kohtumisnurka (angle of attack) tuulega. 
Sellise ehituse peamine eelis on püsiv pöördemoment igasuguse tuule suuna puhul. Lisaks on tsükloturbiin võimeline iseenesest pöörlema hakata.
Ainukeseks puuduseks tsükloturbiinide puhul on raske ja ülesehituselt keeruline pöörlemist koordineeriv mehhanism, mis võimaldab labadel ümber oma telje pöörelda.

Spiraalsed labad

Üheks võimalikuks Darrieuse turbiini labade variatsiooniks on 3 heeliksi-laadselt paigutatud 60° nurga all olevat laba.
Selline ehitus sarnaneb eespool mainitud Gorlovi veeturbiini labadega. Spiraalsete labade suurimaks eeliseks on turbiini labade pulseerimise ühtlustamine, vähendades nende purunemise võimalust ja pikendades labade eluiga.
Mitmed suurimad vertikaalsete tuuleturbiinide tootjad on just eelpool kirjeldatud labad oma turbiini ehituses kasutusele võtnud.

Savoniuse tuuleturbiin

Savoniuse tuuleturbiin on vertikaalse teljega tuuleturbiin, mis koosneb mitmest üksteise külge kinnitatud seest õõnsast poolringist. Need kumerad poolringid on ühendatud keskse vertikaalse võlliga, mis hakkab tuule mõjul pöörlema. 
Lihtsalt kujutades sarnanevad omavahel ühendatud poolringid kumerate kühvlitega, mis mööduvat tuult püüavad. Pealt vaadates sarnaneb mehhanism S-tähega.
Tihti on mitu sellist poolringidest koosnevat seadeldist monteeritud maksimaalse võimsuse saavutamiseks üksteise peale.
Savoniuse tuuleturbiini leiutas Soome päritolu insener Sigurd Johannes Savonius aastal 1922.