5 reka bentuk penjana angin luar biasa

Tenaga Angin secara aktif berkembang di seluruh dunia, dan tidak ada rahsia kepada sesiapa sahaja bahawa ini adalah salah satu bidang tenaga alternatif yang paling menjanjikan pada masa ini. Menjelang pertengahan 2014, kapasiti keseluruhan penjana angin terpasang di dunia adalah 336 gigawatt, dan penjana angin Vestas-164 yang terbesar dan paling kuat menegak telah dipasang dan dilancarkan pada awal 2014 di Denmark. Kuasanya mencapai 8 megawatt, dan jarak bilahnya ialah 164 meter.

Walaupun teknologi jangka panjang pembuatan turbin nipis dan kincir angin pada umumnya, ramai peminat berusaha untuk meningkatkan teknologi, meningkatkan kecekapannya dan mengurangkan faktor negatif.

Seperti yang diketahui, pekali penggunaan tenaga aliran angin penjana angin tradisional paling baik, ia mencapai 30%, mereka agak bising dan mengganggu keseimbangan haba semulajadi wilayah sekitarnya, meningkatkan suhu lapisan udara permukaan pada waktu malam. Mereka juga sangat berbahaya untuk burung dan menduduki kawasan yang besar.

Apa alternatifnya? Malah, karya pencipta moden tidak mengenal batas, dan banyak alternatif yang berbeza telah dicipta.

Mari kita lihat 5 yang paling luar biasa daripada reka bentuk alternatif yang paling penting dalam industri untuk turbin angin.

Sejak 2010, syarikat Amerika Altaeros Energies, yang berpangkalan di Institut Penyelidikan Massachusetts, telah membangunkan generasi baru penjanaan angin. Jenis penjana angin baru direka untuk beroperasi pada ketinggian sehingga 600 meter, di mana penjana angin biasa tidak dapat. Ia berada di ketinggian yang tinggi bahawa angin terkuat sentiasa meniup, yang 5-8 kali lebih kuat daripada angin berhampiran permukaan bumi.

Penjana adalah struktur kembung, mirip dengan kapal udara helium-inflated, di mana turbin tiga bilah dipasang pada paksi mendatar. Penjana angin sedemikian dilancarkan pada tahun 2014 di Alaska ke ketinggian kira-kira 300 meter untuk ujian selama 18 bulan.

Para pemaju mendakwa bahawa teknologi ini akan menghasilkan elektrik bernilai 18 sen setiap kilowatt jam, iaitu separuh harga kos biasa kuasa angin di Alaska. Pada masa akan datang, penjana tersebut mungkin dapat menggantikan loji janakuasa diesel, serta mencari aplikasi dalam bidang masalah.

Di masa depan, peranti ini bukan sahaja menjadi penjana kuasa elektrik, tetapi juga sebahagian daripada stesen cuaca dan cara yang mudah untuk menyediakan Internet di wilayah jauh dari infrastruktur yang sepadan.

Selepas pemasangan, sistem sedemikian tidak memerlukan kehadiran kakitangan, tidak menduduki kawasan yang besar, dan hampir tidak diam. Ia boleh dikawal dari jauh, dan memerlukan penyelenggaraan hanya sekali setiap 1-1.5 tahun.

Satu lagi keputusan yang menarik untuk mewujudkan reka bentuk angin angin yang luar biasa sedang dilaksanakan di Emiriah Arab Bersatu. Tidak jauh dari Abu Dhabi, kota Madsar sedang dibina, di mana mereka merancang untuk membina sebuah ladang angin yang tidak biasa, dipanggil oleh para pemaju "Windstalk".

Pengasas Atelier DNA, sebuah syarikat reka bentuk yang berpangkalan di New York yang membangunkan reka bentuk untuk projek ini, mengatakan bahawa idea utama adalah untuk mencari model kinetik dalam alam yang dapat berfungsi untuk menjana elektrik, dan model seperti itu dijumpai. 1203 batang serat karbon, masing-masing kira-kira 55 meter tinggi, dengan asas konkrit 20 meter lebar, akan dipasang 10 meter.

Batang akan diperkuat dengan getah, dan mempunyai lebar kira-kira 30 cm di pangkalan, dan tirus sehingga 5 sentimeter di bahagian atas.Setiap batang tersebut akan mengandungi lapisan-lapisan elektrod dan lapisan seramik yang diperbuat daripada bahan piezoelektrik yang menjana arus elektrik apabila ia tertakluk kepada tekanan.

Apabila batang akan bergerak di angin, cakera akan mengecut, menghasilkan arus elektrik. Tiada bunyi dari bilah-bilah turbin angin, tiada korban di kalangan burung, tiada apa-apa kecuali angin.

Idea itu muncul dengan memerhatikan buluh yang bergoyang di rawa tersebut.

Projek Windstalk DNA Atelier memenangi runner-up dalam pertandingan Generator Tanah Art yang ditaja oleh Madsar untuk memilih karya seni antarabangsa terbaik untuk menjana tenaga daripada sumber yang boleh diperbaharui.

Kawasan yang diduduki oleh stesen angin luar biasa ini akan meliputi 2.6 hektar, dan dari segi kuasa ia akan sesuai dengan penjana angin konvensional, menduduki kawasan yang sama. Sistem ini berkesan kerana ketiadaan kehilangan geseran yang wujud dalam sistem mekanikal tradisional.

Di dasar setiap batang akan menjadi penjana yang menukar tork dari batang menggunakan penyerap kejutan dan sistem silinder, sama dengan sistem Kuasa Levant yang dibangunkan di Cambridge, Massachusetts.

Oleh kerana angin tidak tetap, sistem simpanan tenaga akan digunakan supaya tenaga terkumpul dapat dibelanjakan walaupun tidak ada angin, jelaskan pekerja yang bekerja pada projek tersebut.

Di bahagian atas setiap tangkai, lampu LED akan dipasang, kecerahannya akan bergantung kepada kekuatan angin dan jumlah tenaga elektrik yang dihasilkan saat ini.

Windstalk akan berfungsi pada loncatan huru-hara, yang membolehkan anda meletakkan unsur-unsur lebih dekat antara satu sama lain daripada mungkin dengan turbin angin jenis-jenis konvensional.

Projek Wavestalk yang serupa sedang dibangunkan untuk menukar tenaga arus dan gelombang laut, di mana sistem yang sama akan terbalik di bawah air.

Projek yang dibangunkan oleh Saphon Energy dari Tunisia, serta Windstalk, adalah penjana angin tanpa bladeless, tetapi kali ini peranti ini mempunyai reka bentuk jenis belayar.

Penjana senyap ini, menyerupai bentuk satelit dalam bentuk, dipanggil Saphonian. Ia tidak mempunyai bahagian berputar dan selamat untuk burung. Skrin penjana membuat pergerakan bolak-balik di bawah pengaruh angin, menghasilkan ayunan dalam sistem hidraulik.

Matlamat projek ini adalah untuk meningkatkan prestasi penjana angin mengenai penggunaan aliran angin. Angin secara harfiah memanfaatkan dirinya untuk berlayar, yang membuat pergerakan ke hadapan dan ke belakang di bawah tindakannya, sementara tidak ada bilah, tidak ada pemutar, tidak ada gear. Interaksi ini membolehkan anda menukar lebih banyak tenaga kinetik ke dalam tenaga mekanikal menggunakan piston.

Tenaga boleh terkumpul dalam akumulator hidraulik, atau ditukar kepada tenaga elektrik dengan cara penjana, atau beberapa mekanisme boleh dibawa ke putaran dengan bantuannya. Jika penjana angin biasa mempunyai kecekapan sebanyak 30%, maka penjana jenis pelayaran ini memberikan semua 80%. Kecekapannya melebihi bilah jenis kipas sebanyak 2.3 kali.

Oleh kerana kekurangan komponen mahal, seperti halnya dalam turbin angin (bilah, hub, kotak gear), dalam kes Saphonian, kos peralatan dikurangkan kepada 45%.

Bentuk aerodinamik Saphonian mempunyai kelebihan yang arus angin bergelora berpengaruh sedikit pada badan belayar, dan daya aerodinamik hanya meningkat. Ini disebabkan oleh turbulensi bahawa turbin angin tidak digunakan di kawasan bandar, dan Saphonia juga boleh digunakan di sana. Di samping itu, faktor akustik dan getaran berbahaya dapat dikurangkan. Saphon Energy telah menerima Anugerah KPMG untuk Inovasi.

Satu lagi pendekatan yang revolusioner terhadap penggunaan tenaga angin telah dilaksanakan pada tahun 2008 oleh pencipta - peminat dari California.Penjana angin besar untuk bandar-bandar kecil adalah saiz bangunan 30 tingkat, dan bilah mereka mencapai saiz sayap Boeing 747.

Penjana gergasi ini tentu menghasilkan banyak tenaga, tetapi pengeluaran, pengangkutan, dan pemasangan sistem sedemikian kompleks dan mahal. Walaupun begitu, industri ini berkembang sebanyak lebih 40 peratus setiap tahun. Itulah yang dipikirkan Dag Selsam dari California sebelum menetapkan matlamatnya yang bercita-cita tinggi. Dia memutuskan bahawa ia adalah realistik untuk mendapatkan lebih banyak tenaga menggunakan bahan yang kurang.

Dengan memasang sedozen atau beberapa dozen rotor kecil pada satu batang yang dihubungkan dengan satu penjana, Doug, pada akhirnya, mencapai matlamatnya. Dia menghubungkan satu hujung batang panjang ke penjana, dan melancarkan ujung yang lain ke dalam ketinggian pada belon dengan helium. Sistem ini berfungsi seperti yang diharapkan.

Dalam buku teks, Doug membaca bahawa turbin tunggal-rotor sudah cukup untuk mendapatkan maksimum, tetapi Doug mempunyai keraguan. Dia berfikir sebaliknya: semakin rotor, tenaga angin yang lebih banyak boleh digunakan.

Jika setiap pemutar terletak pada sudut yang betul, maka setiap pemutar akan menerima angin sendiri, dan ini akan meningkatkan kecekapan generasi.

Sudah tentu, ini merumitkan fizik, kerana sekarang perlu untuk memastikan bahawa setiap pemutar menangkap alirannya sendiri, dan bukannya aliran dari rotor berdekatan. Ia adalah perlu untuk mengetahui sudut optimum untuk aci berhubung dengan angin dan jarak ideal antara rotor. Dan, pada akhirnya, keuntungan diperoleh menggunakan kurang bahan.

Pada tahun 2003, pencipta menerima geran $ 75,000 daripada Suruhanjaya Tenaga California untuk membangun turbin 3,000-watt dengan tujuh rotor. Tugas itu berjaya diselesaikan, dan Dag Selsam telah menjual lebih daripada 20 turbin dua pemutar dua wattnya kepada beberapa pemilik rumah. Dia membina alat-alat ini di garasi negaranya.

Ide Doug adalah salah satu daripada beberapa idea yang benar-benar mempunyai peluang untuk mencapai kejayaan besar di dunia komersial. Selsam berkata dua rotor hanya permulaan. Dia mungkin akan melihat sejenis turbin jarak jauhnya di seluruh langit.

"Kita boleh pergi lebih jauh dan membuat turbin lebih banyak menggunakan teknologi ini, ia akan mengatasi fantasi wildest dari General Electric," kata pencipta.

Archimedes, berpangkalan di Rotterdam, Belanda, telah menghasilkan konsep sendiri turbin angin luar biasa yang boleh dipasang terus di bumbung bangunan kediaman.

Menurut pengarang projek, reka bentuk bunyi rendah yang berkesan dapat menyediakan sebuah rumah kecil dengan elektrik, dan kompleks penjana itu, bekerja bersamaan dengan panel solar standard, dapat mengurangkan sepenuhnya ketergantungan bangunan besar pada sumber tenaga luaran. Turbin angin baru dipanggil Liam F1.

Turbin kecil dengan garis pusat 1.5 meter dan berat kira-kira 100 kilogram boleh dipasang di mana-mana dinding atau bumbung bangunan kediaman. Biasanya, ketinggian bumbung teres adalah 10 meter, dan angin di negara ini hampir selalu Selatan-Barat. Keadaan ini cukup untuk meletakkan turbin di atas bumbung dengan betul, dan dengan berkesan menggunakan tenaga angin.

Dua masalah penjana angin konvensional diselesaikan di sini: bunyi turbin pisau konvensional dan kos tinggi memasang peralatan yang besar. Dalam penjana angin konvensional, kos pemasangan sering tidak melunaskan. Tahap bunyi turbin Liam adalah kira-kira 45 dB, dan ini lebih senyap daripada bunyi hujan (bunyi hujan di hutan adalah 50dB).

Dalam bentuk menyerupai cangkerang siput, turbin, seperti baling cuaca, berubah menjadi angin, menangkap aliran udara, mengurangkan kelajuannya, dan menukar arah. Pengarah syarikat Marinus Miremeta mendakwa bahawa kecekapan turbin yang inovatif mencapai 80% daripada kecekapan maksimum yang secara teorinya tersedia dalam tenaga angin. Dan ini sudah cukup.

Di Belanda, keluarga purata menggunakan 3300 kWj elektrik setiap tahun.Menurut pemaju, setengah tenaga ini boleh disediakan oleh satu turbin Liam F1 pada kelajuan angin setidaknya 4.5 m / s.

Tiga turbin semacam itu boleh diletakkan di sudut segitiga di atas bumbung rumah, maka masing-masing turbin akan disediakan dengan angin dan mereka tidak akan mengganggu satu sama lain, tetapi sebaliknya akan saling membantu.

Jika kita bercakap tentang memasang di sebuah bandar di mana terdapat aliran bergelora, pengilang menyarankan sedikit menaikkan penjana angin yang dipasang di atas bumbung bandar, melampirkannya ke tiang supaya dinding rumah jiran tidak mengganggu aliran angin.

Anggaran kos turbin baru dengan pemasangan ialah 3999 euro. Oleh kerana peranti mempunyai saiz lebih daripada satu meter, satu lesen khas untuk penggunaannya mungkin diperlukan, oleh itu, dalam kes yang paling melampau, syarikat itu juga menghasilkan turbin mini-Liam dengan garis pusat 0.75 meter.

Pengeluar merancang untuk menggunakan turbin mereka bukan sahaja untuk bekalan kuasa bangunan kediaman dan perindustrian, tetapi juga untuk bekalan kuasa kapal laut.

Seperti yang anda lihat, terdapat banyak alternatif menarik dari pengeluar generator angin.