5 ovanliga konstruktioner av vindgeneratorer

Vindenergi utvecklas aktivt runt om i världen, och det är ingen hemlighet för någon att detta är ett av de mest lovande områdena med alternativ energi för tillfället. I mitten av 2014 var den totala kapaciteten för alla installerade vindgeneratorer i världen 336 gigawatt, och den största och kraftfullaste vertikala trebladiga Vestas-164 vindgenerator installerades och lanserades i början av 2014 i Danmark. Dess effekt når 8 megawatt, och knivens spännvidd är 164 meter.

Trots den långvariga tekniken för tillverkning av vindturbiner och vindkraftverk i allmänhet försöker många entusiaster att förbättra tekniken, öka dess effektivitet och minska negativa faktorer.

Som är känt, utnyttjandekoefficienten för energi från vindflödet traditionella vindgeneratorer i bästa fall når den 30%, de är ganska högljudda och upprör den naturliga värmebalansen i de omgivande områdena och ökar temperaturen på ytluftsskiktet på natten. De är också mycket farliga för fåglar och ockuperar stora områden.

Vilka alternativ finns? Faktum är att modern uppfinnares arbete känner inga gränser, och många olika alternativ har uppfunnits.

Låt oss titta på de 5 mest ovanliga av branschens mest anmärkningsvärda alternativa konstruktioner för vindkraftverk.

Sedan 2010 har det amerikanska företaget Altaeros Energies, baserat vid Massachusetts Research Institute, utvecklat en ny generation vindgeneratorer. En ny typ av vindgenerator är utformad för att arbeta i höjder på upp till 600 meter, där vanliga vindgeneratorer helt enkelt inte kan komma. Det är i så höga höjder att de starkaste vindarna ständigt blåser, som är 5-8 gånger starkare än vindar nära jordens yta.

Generatorn är en uppblåsbar struktur, liknande ett helium-uppblåst luftskip, i vilket en trebladig turbin är installerad på den horisontella axeln. En sådan vindgenerator lanserades 2014 i Alaska till en höjd av cirka 300 meter för testning under 18 månader.

Utvecklarna hävdar att denna teknik kommer att producera el värt 18 cent per kilowattimmar, vilket är halva priset för den vanliga kostnaden för vindkraft i Alaska. I framtiden kan sådana generatorer mycket väl kunna ersätta dieselkraftverk och hitta applikationer inom problemområden.

I framtiden kommer denna enhet inte bara att vara en elkraftgenerator, utan också en del av en väderstation och ett bekvämt sätt att tillhandahålla Internet i territorier långt från motsvarande infrastruktur.

Efter installationen kräver inte ett sådant system närvaro av personal, upptar inte ett stort område och är nästan tyst. Det kan fjärrstyras och kräver underhåll endast en gång per 1-1,5 år.

Ett annat intressant beslut att skapa en ovanlig design av en vindkraftspark genomförs i Förenade Arabemiraten. Inte långt från Abu Dhabi byggs staden Madsar, där de planerar att bygga en ganska ovanlig vindkraftpark, som kallas av utvecklarna av "Windstalk".

Grundaren av Atelier DNA, ett New York-baserat designföretag som utvecklade designen för detta projekt, sa att huvudidén var att hitta en kinetisk modell i naturen som kunde tjäna till att generera elektricitet, och en sådan modell hittades. 1203 stammar av kolfiber, vardera cirka 55 meter höga, med 20 meter breda betongbaser, kommer att installeras med 10 meters mellanrum.

Stammarna förstärks med gummi och har en bredd på cirka 30 cm vid basen och avsmalnar upp till 5 centimeter upptill.Varje sådan stam kommer att innehålla växlande lager av elektroder och keramiska skivor tillverkade av ett piezoelektriskt material som alstrar en elektrisk ström när den utsätts för tryck.

När stjälkarna svänger i vinden krymper skivorna och alstrar elektrisk ström. Inget ljud från vindkraftverkens blad, inga offer bland fåglarna, ingenting annat än vinden.

Idén uppstod genom att observera vassen som svängde i träsket.

Atelier DNA: s Windstalk-projekt vann tävlingen i Land Art Generator-tävlingen sponsrad av Madsar för att välja det bästa internationella konstverket för att generera energi från förnybara källor.

Området som ockuperas av denna ovanliga vindstation kommer att täcka 2,6 hektar, och när det gäller kraft kommer det att motsvara en konventionell vindkraftgenerator, som upptar ett liknande område. Systemet är effektivt på grund av frånvaron av friktionsförluster som ingår i traditionella mekaniska system.

I basen på varje stam kommer en generator att konverteras vridmoment från stammen med hjälp av ett stötdämpare och cylindersystem, liknande det Levant Power-systemet som utvecklats i Cambridge, Massachusetts.

Eftersom vinden inte är konstant kommer ett energilagringssystem att appliceras så att den ackumulerade energin kan användas även när det inte finns vind, förklarar de anställda som arbetar med projektet.

Överst på varje stjälk kommer ett LED-ljus att installeras, vars ljusstyrka direkt beror på vindstyrkan och den mängd el som för närvarande genereras.

Windstalk kommer att arbeta på en kaotisk sväng, som gör att du kan placera elementen mycket närmare varandra än vad som är möjligt med konventionella vindturbiner av bladtyp.

Ett liknande Wavestalk-projekt utvecklas för att konvertera energin från havströmmar och vågor, där ett liknande system kommer att vara uppochnervänt under vatten.

Projektet, utvecklat av Saphon Energy från Tunisien, liksom Windstalk, är en bladeless vindgenerator, men den här gången har enheten en segel-typ design.

Denna tysta generator, som liknade en parabolantenn i form, kallades Saphonian. Den har inga roterande delar och är helt säker för fåglar. Generatorskärmen gör rörelse fram och tillbaka under påverkan av vind, vilket skapar svängningar i det hydrauliska systemet.

Projektets mål är att förbättra vindkraftverkets prestanda när det gäller användning av vindflöde. Vinden utnyttjar bokstavligen sig till ett segel, som gör rörelser framåt och bakåt under dess verkan, medan det inte finns några blad, ingen rotor, inga växlar. Denna interaktion låter dig konvertera mer kinetisk energi till mekanisk energi med hjälp av kolvar.

Energi kan ackumuleras i hydrauliska ackumulatorer, eller omvandlas till elektrisk energi med hjälp av en generator, eller någon mekanism kan bringas i rotation med dess hjälp. Om konventionella vindgeneratorer har en effektivitet på 30%, ger denna segelfartgenerator alla 80%. Dess effektivitet överstiger vindkraftverk med 2,3 gånger.

På grund av bristen på dyra komponenter, som är fallet i en vindkraftverk (blad, nav, växellådor), för Saphonian, reduceras utrustningskostnaderna till 45%.

Den aerodynamiska formen på Saphonian har fördelen att turbulenta vindströmmar har liten effekt på seglens kropp och den aerodynamiska kraften bara ökar. Det är på grund av turbulens som vindkraftverk inte används i stadsområden, och Saphonian kan också användas där. Dessutom minimeras skadliga akustiska och vibrationsfaktorer. Saphon Energy har fått KPMG Award for Innovation.

En annan mycket revolutionerande strategi för användning av vindkraft implementerades 2008 av en uppfinnare - en entusiast från Kalifornien.Stora vindkraftgeneratorer för småstäder är på en 30-vånings byggnad, och deras blad når storleken på vingarna på en Boeing 747.

Dessa jättegeneratorer producerar verkligen mycket energi, men produktion, transport och installation av sådana system är komplexa och dyra. Trots detta växer branschen med mer än 40 procent varje år. Det var vad Dag Selsam från Kalifornien tänkte på innan han satte sitt ambitiösa mål. Han bestämde sig för att det var realistiskt att få mer energi med mindre material.

Genom att installera ett dussin eller flera dussin små rotorer på en axel ansluten till en generator, uppnådde Doug i slutändan sitt mål. Han anslöt den ena änden av den långa axeln till generatoren och lanserade den andra änden i höjderna på ballonger med helium. Systemet fungerade som förväntat.

I läroböckerna läste Doug att en turbine med en rotor är tillräcklig för att få maximalt, men Doug tvivlar. Han tänkte annars: ju fler rotorer, desto mer vindkraft finns att använda.

Om varje rotor är placerad i rätt vinkel, kommer varje rotor att få sin egen vind, och detta kommer att öka produktionseffektiviteten.

Naturligtvis komplicerar detta fysiken, för nu var det nödvändigt att se till att varje rotor fångar sin egen ström, och inte bara strömmen från den närliggande rotorn. Det var nödvändigt att ta reda på den optimala vinkeln för axeln i förhållande till vinden och det ideala avståndet mellan rotorerna. Och i slutändan erhölls förstärkningen med mindre material.

2003 fick uppfinnaren ett bidrag på 75 000 dollar från Kaliforniens energikommission för att utveckla en 3 000-watt turbin med sju rotorer. Uppgiften löstes framgångsrikt och Dag Selsam har redan sålt mer än 20 av sina 2000-watt dubbelrotorsturbiner till flera husägare. Han byggde dessa enheter i sitt landsgarage.

Dougs idé var en av få idéer som faktiskt har alla chanser att uppnå stor framgång i den kommersiella världen. Selsam säger att två rotorer är bara början. Han kommer förmodligen en dag att se sina flera-rotor mil långa turbiner över himlen.

"Vi kan gå längre och göra mycket kraftfullare turbiner med denna teknik, det kommer att övergå de vildaste fantasierna från General Electric," säger uppfinnaren.

Archimedes, baserat i Rotterdam, Nederländerna, har kommit med sitt eget koncept av ovanliga vindkraftverk som kan installeras direkt på taket i bostadshus.

Enligt projektets författare kan en effektiv lågbrusdesign förse ett litet hus med el och ett komplex av sådana generatorer som arbetar tillsammans med standard solpaneler, i stånd att helt reducera beroendet hos en stor byggnad av externa elkällor till noll. Nya vindkraftverk kallas Liam F1.

En liten turbin med en diameter på 1,5 meter och som väger cirka 100 kg kan installeras på varje vägg eller tak i ett bostadshus. Vanligtvis är höjden på terrasserade tak 10 meter, och vinden i landet är nästan alltid sydväst. Dessa förhållanden räcker för att ordentligt placera turbinen på taket och effektivt använda vindkraft.

Två problem med konventionella vindgeneratorer löses här: bullret från konventionella bladturbiner och de höga kostnaderna för installation av skrymmande utrustning. I konventionella vindkraftverk genererar ofta inte installationskostnaderna. Liamnivån för Liam-turbinen är cirka 45dB, och det är ännu tystare än regnbuller (ljudet av regn i skogen är 50dB).

I form som liknar ett skal av en snigel, vänder turbinen, som en vädersving, i vinden, fångar luftflödet, minskar hastigheten och ändrar riktning. Företagets chef Marinus Miremeta hävdar att effektiviteten för en innovativ turbin når 80% av den teoretiska maximala effektiviteten inom vindkraft. Och detta är redan tillräckligt.

I Nederländerna förbrukar den genomsnittliga familjen 3300 kWh el per år.Enligt utvecklarna kan hälften av denna energi tillföras av en Liam F1-turbin med en vindhastighet av minst 4,5 m / s.

Tre sådana turbiner kan placeras vid kanten av triangeln på husets tak, då kommer var och en av turbinerna att vara försedda med vind och de kommer inte att störa varandra, men tvärtom hjälper varandra.

Om vi ​​talar om att installera i en stad där det finns turbulenta flöden föreslår tillverkaren något att höja vindgeneratorerna som är installerade på stadens tak och fästa dem på stolpar så att väggarna i angränsande hus inte stör störningar i vindflöden.

Den uppskattade kostnaden för den nya turbinen med installationen är 3999 euro. Eftersom enheten har en storlek på mer än en meter kan en speciell licens för dess användning krävas, därför, i det mest extrema fallet, producerar företaget också mini-Liam-turbiner med en diameter på 0,75 meter.

Tillverkarna planerar att använda sina turbiner inte bara för strömförsörjning till bostads- och industribyggnader, utan också för strömförsörjning av marina fartyg.

Som ni ser finns det många intressanta alternativ från tillverkare av vindgeneratorer.