5 ungewöhnliche Designs von Windgeneratoren

Die Windenergie entwickelt sich weltweit aktiv und es ist für niemanden ein Geheimnis, dass dies derzeit einer der vielversprechendsten Bereiche alternativer Energie ist. Bis Mitte 2014 betrug die Gesamtkapazität aller installierten Windgeneratoren weltweit 336 Gigawatt, und der größte und leistungsstärkste vertikale dreiflügelige Vestas-164-Windgenerator wurde Anfang 2014 in Dänemark installiert und auf den Markt gebracht. Seine Leistung erreicht 8 Megawatt und die Spannweite der Schaufeln beträgt 164 Meter.

Trotz der langjährigen Technologie zur Herstellung von Flügelzellen und Windmühlen im Allgemeinen versuchen viele Enthusiasten, die Technologie zu verbessern, ihre Effizienz zu steigern und negative Faktoren zu reduzieren.

Bekanntlich ist der Nutzungskoeffizient der Energie des Windstroms traditionelle Windgeneratoren bestenfalls erreicht es 30%, sie sind ziemlich laut und stören den natürlichen Wärmehaushalt der umliegenden Gebiete, wodurch die Temperatur der Oberflächenluftschicht nachts erhöht wird. Sie sind auch sehr gefährlich für Vögel und nehmen große Gebiete ein.

Welche Alternativen gibt es? Tatsächlich kennt die Arbeit moderner Erfinder keine Grenzen, und es wurden viele verschiedene Alternativen erfunden.

Schauen wir uns die 5 ungewöhnlichsten der branchenweit bemerkenswertesten alternativen Konstruktionen für Windkraftanlagen an.

Seit 2010 entwickelt das amerikanische Unternehmen Altaeros Energies mit Sitz am Massachusetts Research Institute eine neue Generation von Windgeneratoren. Ein neuer Windgeneratortyp ist für den Betrieb in Höhen von bis zu 600 Metern ausgelegt, wo gewöhnliche Windgeneratoren einfach nicht hinkommen können. In so großen Höhen wehen ständig die stärksten Winde, die 5-8 mal stärker sind als Winde in der Nähe der Erdoberfläche.

Der Generator ist eine aufblasbare Struktur, ähnlich einem mit Helium aufgeblasenen Luftschiff, in dem eine Dreiblattturbine auf der horizontalen Achse installiert ist. Ein solcher Windgenerator wurde 2014 in Alaska in einer Höhe von etwa 300 Metern zum Testen für 18 Monate auf den Markt gebracht.

Die Entwickler behaupten, dass diese Technologie es ermöglichen wird, Strom im Wert von 18 Cent pro Kilowattstunde zu erhalten, was der Hälfte der in Alaska üblichen Kosten für Windstrom entspricht. In Zukunft könnten solche Generatoren möglicherweise Dieselkraftwerke ersetzen und in Problembereichen Anwendung finden.

In Zukunft wird dieses Gerät nicht nur ein Stromerzeuger sein, sondern auch Teil einer Wetterstation und ein bequemes Mittel zur Bereitstellung des Internets in Gebieten, die weit von der entsprechenden Infrastruktur entfernt sind.

Nach der Installation erfordert ein solches System kein Personal, nimmt keinen großen Bereich ein und ist fast geräuschlos. Es kann ferngesteuert werden und muss nur einmal alle 1-1,5 Jahre gewartet werden.

Eine weitere interessante Entscheidung, ein ungewöhnliches Design eines Windparks zu erstellen, wird in den Vereinigten Arabischen Emiraten umgesetzt. Unweit von Abu Dhabi wird die Stadt Madsar gebaut, in der ein eher ungewöhnlicher Windpark gebaut werden soll, der von den Entwicklern von "Windstalk" genannt wird.

Der Gründer von Atelier DNA, einem in New York ansässigen Designunternehmen, das das Design für dieses Projekt entwickelt, sagte, dass die Hauptidee darin bestehe, ein kinetisches Modell in der Natur zu finden, das zur Stromerzeugung dienen könne, und ein solches Modell wurde gefunden. 1203 Kohlefaserstiele mit einer Höhe von jeweils etwa 55 Metern und einer Betonbasis von 20 Metern Breite werden in einem Abstand von 10 Metern installiert.

Die Stiele werden mit Gummi verstärkt, haben an der Basis eine Breite von ca. 30 cm und verjüngen sich oben um bis zu 5 cm.Jeder dieser Stiele enthält abwechselnd Elektrodenschichten und Keramikscheiben aus einem piezoelektrischen Material, das unter Druck elektrischen Strom erzeugt.

Wenn die Stängel im Wind schwingen, schrumpfen die Scheiben und erzeugen elektrischen Strom. Kein Lärm von den Schaufeln der Windkraftanlagen, keine Opfer unter den Vögeln, nichts als der Wind.

Die Idee entstand, als man das Schilf beobachtete, das im Sumpf schwankte.

Das Windstalk-Projekt von Atelier DNA wurde Zweiter beim von Madsar gesponserten Land Art Generator-Wettbewerb, bei dem die besten internationalen Kunstwerke zur Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen ausgewählt wurden.

Die Fläche dieser ungewöhnlichen Windstation wird 2,6 Hektar umfassen und in Bezug auf die Leistung einem herkömmlichen Windgenerator entsprechen, der eine ähnliche Fläche einnimmt. Das System ist effektiv, da herkömmliche mechanische Systeme keine Reibungsverluste aufweisen.

An der Basis jedes Vorbaus befindet sich ein Generator, der das Drehmoment vom Vorbau mithilfe eines Stoßdämpfer- und Zylindersystems umwandelt, ähnlich dem in Cambridge, Massachusetts, entwickelten Levant Power-System.

Da der Wind nicht konstant ist, wird ein Energiespeichersystem angewendet, damit die angesammelte Energie auch bei Windstillstand verbraucht werden kann, erklären die an dem Projekt beteiligten Mitarbeiter.

Oben auf jedem Stiel wird ein LED-Licht installiert, dessen Helligkeit direkt von der Stärke des Windes und der aktuell erzeugten Strommenge abhängt.

Windstalk arbeitet mit einem chaotischen Wackeln, mit dem Sie die Elemente viel näher beieinander platzieren können, als dies mit herkömmlichen Windturbinen mit Schaufel möglich ist.

Ein ähnliches Wavestalk-Projekt wird entwickelt, um die Energie von Meeresströmungen und -wellen umzuwandeln, wobei ein ähnliches System unter Wasser auf den Kopf gestellt wird.

Das Projekt, das von Saphon Energy aus Tunesien sowie Windstalk entwickelt wurde, ist ein klingenloser Windgenerator, aber dieses Mal hat das Gerät ein Segeltyp-Design.

Dieser stille Generator, der in seiner Form einer Satellitenschüssel ähnelt, wurde Saphonian genannt. Es hat keine rotierenden Teile und ist für Vögel völlig sicher. Das Generatorsieb bewegt sich unter dem Einfluss von Wind hin und her und erzeugt Schwingungen im Hydrauliksystem.

Ziel des Projekts ist es, die Leistung von Windgeneratoren hinsichtlich der Nutzung des Windflusses zu verbessern. Der Wind nutzt sich buchstäblich für ein Segel, das unter seiner Wirkung Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen ausführt, während es keine Blätter, keinen Rotor und keine Zahnräder gibt. Diese Wechselwirkung ermöglicht es Ihnen, mithilfe von Kolben mehr kinetische Energie in mechanische Energie umzuwandeln.

Energie kann in Hydraulikspeichern gesammelt oder mittels eines Generators in elektrische Energie umgewandelt werden, oder ein Mechanismus kann mit seiner Hilfe in Rotation versetzt werden. Wenn herkömmliche Windgeneratoren einen Wirkungsgrad von 30% haben, ergibt dieser Segelgenerator alle 80%. Sein Wirkungsgrad übertrifft die Windmühlen vom Blatttyp um das 2,3-fache.

Aufgrund des Fehlens teurer Komponenten, wie dies bei einer Windkraftanlage (Schaufeln, Naben, Getriebe) der Fall ist, werden bei Saphonian die Ausrüstungskosten auf 45% reduziert.

Die aerodynamische Form des Saphonian hat den Vorteil, dass turbulente Windströmungen wenig Einfluss auf den Segelkörper haben und die aerodynamische Kraft nur zunimmt. Aufgrund von Turbulenzen werden Windkraftanlagen in städtischen Gebieten nicht eingesetzt, und Saphonian kann auch dort eingesetzt werden. Darüber hinaus werden schädliche Schall- und Vibrationsfaktoren minimiert. Saphon Energy wurde mit dem KPMG Award for Innovation ausgezeichnet.

Ein weiterer sehr revolutionärer Ansatz zur Nutzung der Windenergie wurde 2008 von einem Erfinder umgesetzt - einem Enthusiasten aus Kalifornien.Große Windgeneratoren für Kleinstädte haben die Größe eines 30-stöckigen Gebäudes und ihre Flügel erreichen die Größe der Flügel einer Boeing 747.

Diese riesigen Generatoren produzieren sicherlich viel Energie, aber die Herstellung, der Transport und die Installation solcher Systeme sind komplex und teuer. Trotzdem wächst die Branche jedes Jahr um mehr als 40 Prozent. Daran hat Dag Selsam aus Kalifornien gedacht, bevor er sich sein ehrgeiziges Ziel gesetzt hat. Er entschied, dass es realistisch sei, mit weniger Materialien mehr Energie zu gewinnen.

Am Ende erreichte Doug sein Ziel, indem er ein Dutzend oder mehrere Dutzend kleine Rotoren auf einer Welle installierte, die mit einem Generator verbunden war. Er verband ein Ende der langen Welle mit dem Generator und schleuderte das andere Ende mit Helium auf Luftballons in die Höhe. Das System funktionierte wie erwartet.

In den Lehrbüchern las Doug, dass eine Einrotorturbine ausreicht, um das Maximum zu erreichen, aber Doug hat Zweifel. Er dachte anders: Je mehr Rotoren, desto mehr Windenergie steht zur Verfügung.

Wenn sich jeder Rotor im richtigen Winkel befindet, erhält jeder Rotor seinen eigenen Wind, was die Erzeugungseffizienz erhöht.

Dies erschwert natürlich die Physik, denn jetzt musste sichergestellt werden, dass jeder Rotor seinen eigenen Strom auffängt und nicht nur den Strom vom nahe gelegenen Rotor. Es war notwendig, den optimalen Winkel für die Welle in Bezug auf den Wind und den idealen Abstand zwischen den Rotoren herauszufinden. Und am Ende wurde der Gewinn mit weniger Material erzielt.

Im Jahr 2003 erhielt der Erfinder von der California Energy Commission einen Zuschuss von 75.000 USD für die Entwicklung einer 3.000-Watt-Turbine mit sieben Rotoren. Die Aufgabe wurde erfolgreich gelöst und Dag Selsam hat bereits mehr als 20 seiner 2000-Watt-Doppelrotorturbinen an mehrere Hausbesitzer verkauft. Er baute diese Geräte in seiner Landgarage.

Dougs Idee war eine der wenigen Ideen, die tatsächlich jede Chance haben, in der Geschäftswelt großen Erfolg zu erzielen. Selsam sagt, zwei Rotoren seien nur der Anfang. Er wird wahrscheinlich eines Tages seine kilometerlangen Turbinen mit mehreren Rotoren über den Himmel sehen.

"Mit dieser Technologie können wir noch weiter gehen und viel leistungsstärkere Turbinen herstellen. Sie werden die wildesten Fantasien von General Electric übertreffen", sagt der Erfinder.

Archimedes mit Sitz in Rotterdam, Niederlande, hat ein eigenes Konzept für ungewöhnliche Windkraftanlagen entwickelt, die direkt auf den Dächern von Wohngebäuden installiert werden können.

Laut den Autoren des Projekts kann ein effektives, geräuscharmes Design ein kleines Haus mit Strom versorgen und einen Komplex solcher Generatoren in Verbindung mit Standard-Sonnenkollektoren, in der Lage, die Abhängigkeit eines großen Gebäudes von externen Stromquellen vollständig auf Null zu reduzieren. Neue Windkraftanlagen heißen Liam F1.

Eine kleine Turbine mit einem Durchmesser von 1,5 Metern und einem Gewicht von etwa 100 Kilogramm kann an jeder Wand oder jedem Dach eines Wohngebäudes installiert werden. In der Regel beträgt die Höhe der Terrassendächer 10 Meter, und der Wind im Land weht fast immer nach Südwesten. Diese Bedingungen reichen aus, um die Turbine ordnungsgemäß auf dem Dach zu platzieren und die Windenergie effektiv zu nutzen.

Hier werden zwei Probleme herkömmlicher Windgeneratoren gelöst: das Geräusch herkömmlicher Schaufelturbinen und die hohen Kosten für die Installation sperriger Geräte. Bei herkömmlichen Windgeneratoren zahlen sich die Installationskosten häufig nicht aus. Der Geräuschpegel der Liam-Turbine beträgt ca. 45 dB und ist sogar noch leiser als das Geräusch des Regens (das Geräusch des Regens im Wald beträgt 50 dB).

Die Turbine hat die Form einer Schneckenschale und dreht sich wie eine Wetterfahne im Wind, erfasst den Luftstrom, verringert seine Geschwindigkeit und ändert die Richtung. Der Direktor des Unternehmens Marinus Miremeta behauptet, dass der Wirkungsgrad einer innovativen Turbine 80% des theoretisch in der Windenergie verfügbaren maximalen Wirkungsgrads erreicht. Und das ist schon genug.

In den Niederlanden verbraucht die durchschnittliche Familie 3300 kWh Strom pro Jahr.Laut den Entwicklern kann die Hälfte dieser Energie von einer Liam F1-Turbine bei einer Windgeschwindigkeit von mindestens 4,5 m / s bereitgestellt werden.

Drei solcher Turbinen können an den Eckpunkten des Dreiecks auf dem Dach des Hauses platziert werden, dann wird jede der Turbinen mit Wind versorgt und sie stören sich nicht gegenseitig, sondern helfen sich gegenseitig.

Wenn wir über die Installation in einer Stadt mit turbulenten Strömungen sprechen, schlägt der Hersteller vor, die auf Stadtdächern installierten Windgeneratoren leicht anzuheben und an Masten zu befestigen, damit die Wände benachbarter Häuser die Windströmungen nicht stören.

Die geschätzten Kosten für die neue Turbine mit der Installation betragen 3999 Euro. Da das Gerät eine Größe von mehr als einem Meter hat, kann eine spezielle Lizenz für seine Verwendung erforderlich sein. Daher produziert das Unternehmen im extremsten Fall auch Mini-Liam-Turbinen mit einem Durchmesser von 0,75 Metern.

Die Hersteller planen, ihre Turbinen nicht nur zur Stromversorgung von Wohn- und Industriegebäuden, sondern auch zur Stromversorgung von Seeschiffen einzusetzen.

Wie Sie sehen, gibt es viele interessante Alternativen von Herstellern von Windgeneratoren.