5 epätavallista tuuligeneraattorien mallia

Tuulivoimaa kehitetään aktiivisesti ympäri maailmaa, eikä kenellekään ole salaisuus, että tämä on tällä hetkellä yksi lupaavimmista vaihtoehtoisen energian alueista. Vuoden 2014 puoliväliin mennessä maailman kaikkien asennettujen tuuligeneraattoreiden kokonaiskapasiteetti oli 336 gigawattia, ja suurin ja tehokkain pystysuora kolmiteräinen Vestas-164-tuuligeneraattori asennettiin ja otettiin käyttöön vuoden 2014 alkupuolella Tanskassa. Sen teho saavuttaa 8 megawattia ja terien span on 164 metriä.

Huolimatta yleensä turmelturbiinien ja tuulimyllyjen pitkäaikaisesta valmistustekniikasta, monet harrastajat pyrkivät parantamaan tekniikkaa, lisäämään sen tehokkuutta ja vähentämään negatiivisia tekijöitä.

Kuten tiedetään, tuulen virtauksen energian käyttökerroin perinteiset tuulivoimalat parhaimmillaan se saavuttaa 30%, ne ovat melko meluisia ja häiritsevät ympäröivien alueiden luonnollista lämpötasapainoa nostaen pintailman lämpötilaa yöllä. Ne ovat myös erittäin vaarallisia lintuille ja vievät suuria alueita.

Mitä vaihtoehtoja on olemassa? Itse asiassa nykyaikaisten keksijöiden työ ei tunne rajoja, ja keksitty on monia erilaisia ​​vaihtoehtoja.

Katsotaanpa alan viittä epätavallisinta tuuliturbiinien vaihtoehtoisinta mallia.

Vuodesta 2010 Massachusettsin tutkimuslaitoksessa toiminut amerikkalainen Altaeros Energies on kehittänyt uuden sukupolven tuuligeneraattoreita. Uuden tyyppinen tuuligeneraattori on suunniteltu toimimaan jopa 600 metrin korkeudessa, johon tavalliset tuuligeneraattorit eivät yksinkertaisesti pääse. Juuri niin korkeilla korkeuksilla puhaltavat jatkuvasti voimakkaimmat tuulet, jotka ovat 5-8 kertaa voimakkaammat kuin tuulet maanpinnan lähellä.

Generaattori on puhallettava rakenne, samanlainen kuin heliumilla täytetty ilmalaiva, jossa vaaka-akselille on asennettu kolmen terän turbiini. Tällainen tuuligeneraattori käynnistettiin vuonna 2014 Alaskassa noin 300 metrin korkeudelle 18 kuukauden testaamiseksi.

Kehittäjät väittävät, että tämä tekniikka mahdollistaa sähkön vastaanottamisen 18 senttiä kilowattitunnilta, mikä on puolet Alaskan tuulivoiman tavallisista kustannuksista. Jatkossa sellaiset generaattorit voivat hyvinkin korvata dieselvoimalaitoksia ja löytää sovelluksia ongelma-alueille.

Jatkossa tämä laite ei ole vain sähköntuottaja, vaan myös osa sääasemaa ja kätevä tapa tarjota Internet-yhteys kaukana vastaavasta infrastruktuurista.

Asennuksen jälkeen tällainen järjestelmä ei vaadi henkilöstön läsnäoloa, se ei vie suurta aluetta ja on melkein hiljainen. Sitä voidaan hallita kauko-ohjauksella ja se vaatii huoltoa vain 1–1,5 vuoden välein.

Yksi mielenkiintoinen päätös luoda epätavallinen malli tuulipuistosta toteutetaan Yhdistyneissä arabiemiirikunnissa. Ei kaukana Abu Dhabista, rakennetaan Madsarin kaupunkia, johon he aikovat rakentaa melko epätavallisen tuulipuiston, jota "Windstalkin" kehittäjät kutsuvat.

New Yorkissa toimivan suunnitteluyrityksen Atelier DNA: n perustaja, joka kehittää tämän projektin mallia, kertoi, että pääideana oli löytää luonnostaan ​​kineettinen malli, joka voisi toimia sähkön tuottamiseksi, ja tällainen malli löytyi. 1203 hiilikuituvarret, joista jokainen on noin 55 metriä korkea, betonialusten ollessa 20 metriä leveitä, asennetaan 10 metrin välein.

Varret vahvistetaan kumilla, ja niiden leveys alaosassa on noin 30 cm, ja kapenevat jopa 5 senttimetriä yläosassa.Jokainen tällainen varsi sisältää vuorottelevia kerroksia elektrodeja ja keraamisia levyjä, jotka on valmistettu pietsosähköisestä materiaalista, joka synnyttää sähkövirran paineen alaisena.

Kun varret kääntyvät tuulessa, kiekot kutistuvat, jolloin syntyy sähkövirta. Ei melua tuuliturbiinien lavoista, ei lintujen uhreja, ei mitään muuta kuin tuuli.

Idea syntyi tarkkailemalla soiden heiluttavaa ruokoa.

Atelier DNA: n Windstalk-projekti voitti Madsarin sponsoroiman Land Art Generator -kilpailun parhaan kansainvälisen teoksen luomiseksi taidetta varten, joka voi tuottaa energiaa uusiutuvista lähteistä.

Tämän epätavallisen tuulivoimalan pinta-ala on 2,6 hehtaaria, ja tehon suhteen se vastaa tavanomaista tuuligeneraattoria, joka miehittää samanlaisen alueen. Järjestelmä on tehokas, koska perinteisiin mekaanisiin järjestelmiin ei liity kitkahäviöitä.

Jokaisen varren pohjaan asennetaan generaattori, joka muuntaa varren vääntömomentin iskunvaimentimen ja sylinterijärjestelmän avulla, samanlainen kuin Cambridgessa, Massachusettsissa kehitetty Levant Power -järjestelmä.

Koska tuuli ei ole vakio, käytetään energian varastointijärjestelmää, jotta kertynyt energia voidaan käyttää jopa tuulen puuttuessa, selitä projektissa työskentelevät työntekijät.

Jokaisen varren yläosaan asennetaan LED-valo, jonka kirkkaus riippuu suoraan tuulen voimakkuudesta ja tällä hetkellä tuotetun sähkön määrästä.

Windstalk toimii kaoottisessa heilumisessa, jonka avulla voit sijoittaa elementit paljon lähemmäksi toisiaan kuin on mahdollista tavanomaisilla terätyyppisillä tuuliturbiineilla.

Samanlaista Wavestalk-hanketta kehitetään valtamerten virtojen ja aaltojen energian muuntamiseksi, kun samanlainen järjestelmä on ylösalaisin veden alla.

Tunisialaisen Saphon Energyn ja Windstalkin kehittämä projekti on terämätön tuuligeneraattori, mutta tällä kertaa laite on purje-tyyppinen.

Tätä hiljaista generaattoria, joka muistutti muodoltaan satelliittiantennia, kutsuttiin Safoniksi. Siinä ei ole pyöriviä osia ja se on täysin turvallinen lintuille. Generaattorin seula liikkuu edestakaisin tuulen vaikutuksesta, aiheuttaen värähtelyjä hydraulijärjestelmään.

Hankkeen tavoitteena on parantaa tuulivoimaloiden suorituskykyä tuulen virtauksen suhteen. Tuuli valjastaa itsensä kirjaimellisesti purjeen, joka liikkuu eteenpäin ja taaksepäin liikkeessään, vaikka ei ole terää, ei roottoria eikä hammaspyöriä. Tämän vuorovaikutuksen avulla voit muuntaa enemmän kineettistä energiaa mekaaniseksi energiaksi mäntäjen avulla.

Energiaa voidaan kerätä hydraulisiin akkuihin tai muuntaa sähköenergiaksi generaattorin avulla, tai jokin mekanismi voidaan kääntää sen avulla. Jos tavanomaisten tuuligeneraattoreiden hyötysuhde on 30%, tämä purjehdustyyppinen generaattori antaa kaikki 80%. Sen hyötysuhde ylittää terätyyppiset tuulimyllyt 2,3 kertaa.

Kalliiden komponenttien puuttuessa, kuten tuuliturbiinissa (terät, navat, vaihdelaatikot), Safonin tapauksessa laitekustannukset lasketaan 45 prosenttiin.

Saphonian aerodynaamisen muodon etuna on, että pyörteillä tuulen virtauksilla on vain vähän vaikutusta purjeen runkoon ja aerodynaaminen voima vain kasvaa. Tuuliturbiineja ei käytetä kaupunkialueilla turbulenssin takia, ja siellä voidaan käyttää myös safonialaisia. Lisäksi haitalliset akustiset ja värähtelytekijät minimoidaan. Saphon Energy on saanut KPMG-palkinnon innovaatiosta.

Toinen hyvin vallankumouksellinen lähestymistapa tuulienergian käyttöön toteutettiin vuonna 2008 keksijän - Kalifornian harrastajan avulla.Pienten kaupunkien suuret tuuligeneraattorit ovat 30-kerroksisen rakennuksen kokoisia, ja niiden terät ovat Boeing 747: n siipien kokoisia.

Nämä jättiläisgeneraattorit tuottavat varmasti paljon energiaa, mutta tällaisten järjestelmien tuotanto, kuljetus ja asennus ovat monimutkaisia ​​ja kalliita. Tästä huolimatta teollisuus kasvaa yli 40 prosenttia vuodessa. Sitä ajatteli Kalifornian Dag Selsam ennen kunnianhimoisen tavoitteen asettamista. Hän päätti, että on realistista saada enemmän energiaa käyttämällä vähemmän materiaaleja.

Asentamalla kymmenkunta tai useita kymmeniä pieniä roottoria yhdelle generaattoriin kytketylle akselille Doug lopulta saavutti tavoitteensa. Hän yhdisti pitkän akselin toisen pään generaattoriin ja laski toisen pään heliumilla varustettujen ilmapallojen korkeuksiin. Järjestelmä toimi odotetusti.

Oppikirjoissa Doug lukee, että yhden roottorin turbiini riittää maksimin saavuttamiseen, mutta Doug epäilee. Hän ajatteli toisin: mitä enemmän roottoria, sitä enemmän tuulienergiaa on saatavana käytettäväksi.

Jos jokainen roottori sijaitsee oikeassa kulmassa, niin jokainen roottori saa oman tuulensa, ja tämä lisää tuotannon hyötysuhdetta.

Tietenkin tämä vaikeuttaa fysiikkaa, koska nyt oli tarpeen varmistaa, että jokainen roottori tarttuu omaan virtaansa eikä vain läheisen roottorin virtaan. Oli tarpeen selvittää akselille optimaalinen kulma tuulen suhteen ja roottorien välinen ihanteellinen etäisyys. Ja lopulta voitto saatiin käyttämällä vähemmän materiaalia.

Vuonna 2003 keksijä sai 75 000 dollarin apurahan Kalifornian energiakomissiolta 3000 watin turbiinin kehittämiseksi seitsemällä roottorilla. Tehtävä ratkaistiin onnistuneesti, ja Dag Selsam on jo myynyt yli 20 2000 watin kaksoisroottorisesta turbiinistaan ​​useille asunnonomistajille. Hän rakensi nämä laitteet maansa autotalliin.

Dougin idea oli yksi harvoista ideoista, joilla on todella kaikki mahdollisuudet menestyä kaupallisessa maailmassa. Selsam sanoo, että kaksi roottoria ovat vasta alkua. Hän todennäköisesti jonain päivänä näkee taivaalla yli monirotorisen mailinsa pituiset turbiinit.

"Voimme mennä pidemmälle ja tehdä paljon tehokkaampia turbiineja käyttämällä tätä tekniikkaa. Se ylittää General Electricin villeimmät fantasiat", keksijä sanoo.

Rotterdamissa, Hollannissa sijaitseva Archimedes on keksinyt oman konseptinsa epätavallisista tuulivoimaloista, jotka voidaan asentaa suoraan asuinrakennusten kattoille.

Hankkeen kirjoittajien mukaan tehokas hiljainen suunnittelu voi tarjota pienelle talolle sähköä ja tällaisten generaattoreiden kompleksin, jotka toimivat yhdessä vakio aurinkopaneelit, pystyy vähentämään kokonaan nollaan suuren rakennuksen riippuvuuden ulkoisista sähkön lähteistä. Uusien tuuliturbiinien nimi on Liam F1.

Pieni turbiini, jonka halkaisija on 1,5 metriä ja painaa noin 100 kilogrammaa, voidaan asentaa mihin tahansa asuinrakennuksen seinälle tai katolle. Tyypillisesti rivikattojen korkeus on 10 metriä, ja maan tuuli on melkein aina lounaasta. Nämä olosuhteet ovat riittävät turbiinin asettamiseksi oikein katolle ja tuulienergian tehokkaaseen käyttämiseen.

Tässä ratkaistaan ​​kaksi tavanomaisten tuuligeneraattorien ongelmaa: tavanomaisten teräturbiinien melu ja suurten laitteiden asentamisen korkeat kustannukset. Tavanomaisissa tuulivoimaloissa asennuskustannukset eivät usein maksa. Liam-turbiinin melutaso on noin 45 dB, ja tämä on jopa hiljaisempi kuin sateen melu (sateen ääni metsässä on 50 dB).

Etanankuorea muistuttavassa muodossa turbiini, kuten sääsiipi, kääntyy tuulessa, vangitseen ilmavirran, vähentäen sen nopeutta ja muuttaen suuntaa. Yrityksen johtaja Marinus Miremeta väittää, että innovatiivisen turbiinin hyötysuhde nousee 80%: iin tuulienergian teoriassa käytettävissä olevasta maksimitehokkuudesta. Ja tämä on jo aivan tarpeeksi.

Alankomaissa keskimääräinen perhe kuluttaa 3300 kWh sähköä vuodessa.Kehittäjien mukaan puolet tästä energiasta voidaan tuottaa yhdellä Liam F1 -turbiinilla, jonka tuulen nopeus on vähintään 4,5 m / s.

Kolme tällaista turbiinia voidaan sijoittaa talon katolla olevan kolmion yläosaan, jolloin jokainen turbiini varustetaan tuulella ja ne eivät häiritse toisiaan, vaan päinvastoin auttavat toisiaan.

Jos puhumme asentamisesta kaupunkiin, jossa on pyörteitä virtauksia, valmistaja ehdottaa hieman nostamaan kaupungin kattoihin asennettuja tuuligeneraattoreita kiinnittämällä ne pylväisiin niin, että naapuritalojen seinät eivät häiritse tuulen virtauksia.

Uuden turbiinin arvioidut kustannukset asennuksen kanssa ovat 3999 euroa. Koska laitteen koko on yli yksi metri, sen käyttöä varten voidaan tarvita erityinen lisenssi, joten äärimmäisissä tapauksissa yritys tuottaa myös mini-Liam-turbiineja, joiden halkaisija on 0,75 metriä.

Valmistajat aikovat käyttää turbiinejaan paitsi asuin- ja teollisuusrakennusten virransyöttöön myös merialusten sähkönjakeluun.

Kuten huomaat, tuulivoimaloiden valmistajilta on paljon mielenkiintoisia vaihtoehtoja.