انرژی باد به طور فعال در سراسر جهان در حال توسعه است و مدتهاست که برای کسی پوشیده نیست که این یکی از مناطق امیدوار کننده انرژی جایگزین در حال حاضر است. تا اواسط سال 2014 ، ظرفیت کل توربین های بادی نصب شده در جهان 336 گیگاوات بود و بزرگترین و قدرتمندترین توربین بادی سه پره عمودی ، Vestas-164 ، در اوایل سال 2014 در دانمارک نصب و راه اندازی شد. قدرت آن به 8 مگاوات می رسد و دهانه تیغه آن 164 متر است.

علی رغم فن آوری طولانی مدت ساخت توربین های تیغه ای و به طور کلی توربین های بادی ، بسیاری از علاقه مندان برای بهبود این فناوری ، افزایش کارایی آن و کاهش عوامل منفی تلاش می کنند.

همانطور که می دانید ، ضریب مصرف انرژی جریان باد در بهترین حالت به 30٪ می رسد ، آنها کاملاً پر سر و صدا هستند و تعادل طبیعی گرمای مناطق نزدیک را مختل می کنند و باعث افزایش دمای لایه هوای سطح در شب می شوند. آنها همچنین برای پرندگان بسیار خطرناک هستند و مناطق وسیعی را اشغال می کنند.

چه گزینه هایی وجود دارد؟ در حقیقت ، خلاقیت مخترعان مدرن حد و مرزی نمی شناسد و گزینه های مختلف زیادی ابداع شده است.

بیایید نگاهی به 5 گزینه غیرمعمول توربین بادی بیندازیم در صنعت.

از سال 2010 ، شرکت آمریکایی Altaeros Energies ، تأسیس شده در انستیتوی تحقیقات ماساچوست ، در حال تولید نسل جدیدی از توربین های بادی است. نوع جدید توربین های بادی برای کار در ارتفاعات تا 600 متر طراحی شده است ، جایی که توربین های بادی معمولی نمی توانند به آن برسند. در چنین ارتفاعات است که شدیدترین بادها به طور مداوم می وزند ، که 5-8 برابر شدیدتر از بادهای نزدیک به سطح زمین هستند.

ژنراتور یک سازه بادی است ، شبیه یک کشتی هوایی پمپ شده با هلیوم ، که در آن یک توربین سه پره ای روی یک محور افقی نصب شده است. چنین مولد بادی در سال 2014 در آلاسکا و در ارتفاع حدود 300 متری برای آزمایش به مدت 18 ماه راه اندازی شد.

توسعه دهندگان اطمینان می دهند که این فناوری با هزینه 18 سنت در هر کیلووات ساعت برق تولید می کند که نصف قیمت معمول انرژی باد در آلاسکا است. در آینده ، چنین ژنراتورهایی ممکن است به خوبی جایگزین نیروگاه های دیزلی شوند ، و همچنین در مناطق مشکل استفاده کنند.

در آینده ، این دستگاه نه تنها یک تولید کننده برق بلکه بخشی از ایستگاه هواشناسی و وسیله ای مناسب برای تأمین اینترنت در مناطق دور از زیرساخت مربوطه خواهد بود.

پس از نصب ، چنین سیستمی نیازی به حضور پرسنل ندارد ، منطقه وسیعی را اشغال نمی کند و تقریباً ساکت است. قابل کنترل از راه دور است و فقط هر 1-1.5 سال نیاز به نگهداری دارد.

راه حل جالب دیگر برای ایجاد طراحی غیرمعمول یک مزرعه بادی در امارات متحده عربی در حال اجرا است. در فاصله نه چندان دور از ابوظبی ، شهر مادسار در دست ساخت است ، که در آن آنها قصد دارند یک مزرعه بادی نسبتاً غیرمعمول ایجاد کنند ، که توسط توسعه دهندگان "Windstalk" نامیده می شود.

بنیانگذار شرکت طراحی مستقر در نیویورک Atelier DNA ، که طراحی این پروژه را توسعه می دهد ، گفت که ایده اصلی یافتن یک مدل جنبشی در طبیعت است که می تواند برای تولید برق کار کند و چنین مدلی یافت شده است. 1203 ساقه فیبر کربن ، هر کدام حدود 55 متر ارتفاع ، و پایه های بتونی به عرض 20 متر ، با فاصله 10 متر نصب می شوند.

ساقه ها با لاستیک تقویت می شوند و دارای پهنایی در پایه 30 سانتی متر و تا 5 سانتی متر به سمت بالا می باشند. هر یک از این ساقه ها شامل لایه های متناوب از الکترودها و دیسک های سرامیکی ساخته شده از یک ماده پیزوالکتریک است که در صورت تحت فشار قرار دادن جریان الکتریکی ایجاد می کند.

هنگامی که ساقه ها در باد تاب می خورند ، دیسک ها منقبض می شوند و جریان الکتریکی تولید می کنند. بدون سر و صدا از پره های توربین بادی ، تلفات پرندگان ، چیزی جز باد.

این ایده از مشاهده نی هایی که در باتلاق در حال تاب خوردن هستند به وجود آمد.

Windstalk از آتلیه DNA موفق به کسب مقام دوم مسابقه Land Art Generator با حمایت مادسار برای انتخاب بهترین آثار هنری با کاربرد بین المللی شد که می تواند از منابع تجدید پذیر انرژی تولید کند.

مساحت اشغال شده توسط این نیروگاه بادی غیرمعمول 2.6 هکتار را شامل می شود و از نظر ظرفیت با یک مولد باد معمولی که همان منطقه را اشغال می کند مطابقت خواهد داشت. این سیستم به دلیل عدم وجود تلفات اصطکاکی ذاتی سیستم های مکانیکی سنتی کارآمد است.

در پایه هر ساقه ژنراتوری قرار دارد که گشتاور را از ساقه با استفاده از سیستم کمک فنر و سیلندر تبدیل می کند ، مشابه سیستم Levant Power توسعه یافته در کمبریج ، ماساچوست.

کارکنان پروژه توضیح می دهند از آنجا که باد ثابت نیست ، از سیستم ذخیره انرژی استفاده می شود تا انرژی ذخیره شده حتی در صورت عدم باد مصرف شود.

در بالای هر ساقه یک فانوس LED نصب خواهد شد که روشنایی آن مستقیماً به قدرت باد و میزان برق تولید شده در لحظه بستگی دارد.

Windstalk به صورت نامنظم اجرا خواهد شد ، و باعث می شود عناصر بسیار نزدیکتر از آنچه در توربین های بادی پره ای معمولی امکان پذیر است قرار بگیرند.

یک پروژه Wavestalk مشابه در حال توسعه است تا انرژی جریانات و امواج اقیانوس را تغییر دهد ، جایی که یک سیستم مشابه زیر آب برعکس خواهد بود.

این پروژه که توسط Saphon Energy مستقر در تونس ساخته شده است ، مانند Windstalk ، یک مولد باد بدون تیغه است ، اما این بار یک طرح از نوع بادبان است.

این ژنراتور بی صدا که به شکل یک بشقاب ماهواره ای است ، Saphonian نامیده می شود. هیچ قسمت چرخشی ندارد و کاملاً برای پرندگان ایمن نیست. صفحه ژنراتور تحت تأثیر باد به عقب و جلو حرکت می کند و باعث ایجاد لرزش در سیستم هیدرولیک می شود.

هدف این پروژه بهبود خصوصیات مولدهای باد در رابطه با استفاده از جریان باد است. باد به معنای واقعی به بادبان مهار می شود ، که تحت تأثیر آن به عقب و جلو حرکت می کند ، در حالی که هیچ تیغه ای ، روتور ، چرخ دنده وجود ندارد. این تعامل به شما امکان می دهد با استفاده از پیستون ، انرژی جنبشی بیشتری را به انرژی مکانیکی تبدیل کنید.

انرژی را می توان در باتری های هیدرولیکی ذخیره کرد ، یا با استفاده از یک ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل کرد ، یا می توان از آن برای چرخش مکانیزمی استفاده کرد. اگر ژنراتورهای معمولی بادی 30٪ بازده داشته باشند ، این ژنراتور از نوع بادبان 80٪ را ارائه می دهد. بازده آن 2.3 برابر بیشتر از توربین های بادی تیغه ای است.

به دلیل کمبود اجزای گران قیمت ، همانطور که در توربین بادی (تیغه ها ، توپی ، جعبه دنده) وجود دارد ، در مورد Saphonian ، هزینه تجهیزات تا 45٪ کاهش می یابد.

شکل آیرودینامیکی Saphonian این مزیت را دارد که جریانهای متلاطم باد تأثیر کمی بر بدنه بادبان دارند و نیروی آیرودینامیکی فقط افزایش می یابد. به دلیل تلاطم است که از توربین های بادی در مناطق شهری استفاده نمی شود و از Saphonian نیز می توان در آنجا استفاده کرد. علاوه بر این ، عوامل مضر صوتی و ارتعاشی به حداقل می رسند. Saphon Energy به دلیل تلاش های نوآورانه خود از KPMG جایزه دریافت کرده است.

رویکرد کاملاً انقلابی دیگر در استفاده از نیروی باد در سال 2008 توسط یک مخترع مشتاق از کالیفرنیا آغاز شد. توربین های بادی بزرگ برای شهرهای کوچک به اندازه یک ساختمان 30 طبقه است و پره های آنها به اندازه بال های بوئینگ 747 می رسد.

این ژنراتورهای غول پیکر مطمئناً انرژی زیادی تولید می کنند ، اما ساخت ، حمل و نصب چنین سیستم هایی پیچیده و گران هستند. با وجود این ، صنعت هر ساله بیش از 40 درصد رشد می کند. این دقیقاً همان چیزی است که داگ سلاسم از کالیفرنیا قبل از تعیین هدف بلند پروازانه خود درباره آن فکر کرد. او تصمیم گرفت که با استفاده از مواد کمتری برای این منظور می توان انرژی بیشتری گرفت.

داگ با نصب ده یا چند ده چرخنده کوچک روی یک شافت منفرد که به یک ژنراتور متصل است ، سرانجام داگ به هدف خود رسید. او یک انتهای شافت بلند را به یک ژنراتور متصل کرد و سر دیگر آن را روی بالون های با هلیوم به هوا پرتاب کرد. این سیستم مطابق انتظار کار کرد.

داگ در کتابهای درسی خود خوانده بود که یک توربین تک روتور برای گرفتن حداکثر کافی است ، اما داگ شک داشت. او خلاف این عقیده را داشت: هر چه تعداد روتور بیشتر باشد ، انرژی باد بیشتر برای استفاده در دسترس است.

اگر هر روتور در زاویه مناسب قرار بگیرد ، پس هر روتور باد خود را دریافت می کند و این باعث افزایش بازده تولید می شود.

البته ، این فیزیک را پیچیده می کند ، زیرا اکنون لازم بود اطمینان حاصل شود که هر روتور جریان خاص خود را می گیرد و نه فقط شار روتور نزدیک. لازم بود که از زاویه بهینه شافت نسبت به باد و فاصله ایده آل بین روتورها اطلاع پیدا کنید. و در پایان ، سود با مواد کمتری بدست آمد.

در سال 2003 ، مخترع کمک مالی 75000 دلاری از کمیسیون انرژی کالیفرنیا برای ساخت توربین 3000 واتی با هفت روتور دریافت کرد. این چالش موفقیت آمیز بود و داگ سلسام قبلاً بیش از 20 توربین روتور دوقلوی 2000 وات خود را به چندین صاحب خانه فروخته است. او این وسایل را در گاراژ حومه خود ساخته است.

ایده داگ یکی از معدود ایده هایی بود که در واقع هر فرصتی برای پیشرفت بزرگ در دنیای تجاری را دارد. سلسام می گوید این دو روتور فقط آغاز کار هستند. روزی او احتمالاً توربین های چند روتور خود را مشاهده می کند که یک مایل در آسمان کشیده شده اند.

ارشمیدس ، دفتر مرکزی آن در روتردام هلند ، مفهوم خود را از توربین های بادی غیرمعمول ارائه داده است که می تواند مستقیماً روی سقف ساختمانهای مسکونی نصب شود.

همانطور که توسط نویسندگان پروژه تصور شده است ، یک طراحی موثر کم صدا می تواند یک خانه کوچک را به طور کامل از طریق برق فراهم کند ، و مجموعه ای از این ژنراتورها ، که در کنار هم کار می کنند ، می توانند وابستگی یک ساختمان بزرگ را به منابع خارجی برق کاملا کاهش دهند به صفر توربین های بادی جدید Liam F1 نامگذاری شده اند.

یک توربین کوچک با قطر 1.5 متر و وزن حدود 100 کیلوگرم را می توان روی هر دیوار یا سقف یک ساختمان مسکونی نصب کرد. معمولاً ارتفاع سقف های تراس 10 متر است و باد در این کشور تقریبا همیشه جنوب غربی است. این شرایط برای قرارگیری مناسب توربین بر روی سقف و استفاده بهینه از انرژی باد کافی است.

در اینجا دو مشکل توربین های بادی معمولی حل می شود: سر و صدای توربین های تیغه ای معمولی و هزینه بالای نصب تجهیزات بزرگ. در توربین های بادی معمولی ، هزینه های نصب اغلب نتیجه ای ندارد. سطح صدای توربین لیام حدود 45dB است که حتی از صدای باران نیز ساکت تر است (صدای باران در جنگل 50dB است).

در شکل شبیه پوسته حلزون ، توربین مانند یک پره هوا در باد باز می شود ، جریان هوا را گرفته ، سرعت آن را کاهش می دهد و تغییر جهت می دهد. مدیر شرکت ، مارینوس میرمتا ، ادعا می کند که بهره وری توربین نوآورانه به 80 درصد حداکثر بهره وری تئوری در انرژی باد می رسد. و این در حال حاضر کافی است.

در هلند ، متوسط \u200b\u200bخانوار سالانه 3300 کیلووات ساعت برق مصرف می کند. طبق گفته توسعه دهندگان ، نیمی از این انرژی را می توان توسط یک توربین Liam F1 با سرعت باد حداقل 4.5 متر بر ثانیه تأمین کرد.

می توان سه توربین از این دست راسهای مثلث روی سقف خانه قرار داد ، سپس به هر یک از توربین ها باد داده می شود و هیچ تداخلی با یکدیگر نخواهند داشت ، بلکه در عوض به یکدیگر کمک می کنند.

اگر ما در مورد نصب در شهری صحبت می کنیم که جریان آشفته ای دارد ، تولید کننده پیشنهاد می کند ژنراتورهای باد نصب شده روی سقف های شهر را کمی بالا ببرد ، آنها را بر روی تیرها ثابت کند تا دیوارهای خانه های همسایه با جریان باد تداخل نداشته باشد.

هزینه تخمینی توربین جدید ، از جمله نصب ، 3999 یورو است. از آنجا که اندازه دستگاه بیش از یک متر است ، ممکن است مجوز خاصی برای استفاده از آن لازم باشد ، بنابراین در شدیدترین حالت ، این شرکت توربین های مینی لیام با قطر 0.75 متر را نیز تولید می کند.

تولیدکنندگان قصد دارند از توربین های خود نه تنها برای تأمین برق ساختمانهای مسکونی و صنعتی بلکه برای تأمین برق کشتی ها نیز استفاده کنند.

همانطور که مشاهده می کنید ، تولیدکنندگان توربین بادی گزینه های جالب بسیاری دارند.

گفته می شود توربین بادی INVELOX Sheerwind قول می دهد شش برابر بیشتر از توربین های معمولی انرژی تولید کند. این فناوری کلمه جدیدی در زمینه پویایی سیالات نیست ، اما روشی جدید برای تولید انرژی است - و اگر موفقیت آمیز باشد ، انگیزه قدرتمندی به توسعه کل صنعت انرژی باد می بخشد.

بیایید نگاهی دقیق تر به نحوه عملکرد آن بیندازیم.

شرکت انرژی مستقر در مینه سوتا SheerWind نتایج آزمایش توربین بادی Invelox نسل بعدی خود را اعلام کرد. این شرکت ادعا می کند که در طول آزمایشات ، توربین توانسته شش برابر بیشتر از توربین های آسیاب بادی معمولی روی برج ها تولید کند. علاوه بر این ، هزینه های تولید انرژی باد با Invelox کمتر است ، بنابراین آنها می توانند در یک سطح برابر با گاز طبیعی و نیروگاه آبی رقابت کنند.

اینولوکس رویکرد جدیدی در مورد انرژی باد در نظر گرفته است زیرا به سرعت زیاد باد تکیه نمی کند. توربین Invelox قادر به گرفتن هر سرعت باد ، حتی یک نسیم سبک روی زمین است. باد حبس شده از طریق مجرا عبور می کند و در طول مسیر سرعت بیشتری به دست می آورد. انرژی جنبشی حاصل ، ژنراتوری را روی زمین هدایت می کند. SheerWind می گوید ، با ترکیب جریان هوا از بالای برج ، می توان با تیغه های توربین کوچکتر و حتی در کمترین باد ، انرژی بیشتری تولید کرد.

این برج سرگرم کننده مانند دودکش عمل می کند و جریان باد را از هر جهت به پایین به سمت مولد توربین های زمینی هدایت می کند. با عبور باد از یک کانال باریک ، در واقع یک اثر واکنشی ایجاد می کند که سرعت جریان را افزایش می دهد - در حالی که فشار خود را به طور همزمان کاهش می دهد. این فرآیند یک نام دارد - اثر ونتوری ، و به شما امکان می دهد چرخش توربین واقع در باریک ترین قسمت معبر را تسریع کنید.

در نتیجه ، این برج می تواند حتی در سرعت بسیار کم باد برق تولید کند ، که در مقایسه با فن آوری های فعلی انرژی باد قابل مقایسه است. این ایده بسیار ساده ، ظریف و امیدوار کننده است که می تواند پاسخی برای بسیاری از چالش های این منطقه امیدوار کننده انرژی جایگزین باشد. علاوه بر سرمایه گذاری اولیه کمتر و افزایش قدرت و کارایی ، مشکل پرندگان و خفاش هایی را که اغلب در توربین های بادی می میرند نیز حل می کند (که این دستگاه واقعاً یک مشکل جدی است).

وقتی صحبت از ادعای قدرت شش برابر می شود ، مانند بسیاری از فناوری های جدید که نوید موفقیت های اجرایی را می دهند ، باید با احتیاط رفتار کرد. ادعای SheerWind بر اساس آزمون های مقایسه ای وی است که روش دقیق آن کاملاً روشن نیست.

سخنگوی SheerWind گفت: "ما از همان مولد توربین Invelox استفاده کردیم و آن را روی برج نصب کردیم همانطور که با آسیاب های بادی سنتی کار کردیم." "ما سرعت باد و توان خروجی را اندازه گیری کردیم. سپس دوباره همان سیستم ژنراتور توربین را قرار دادیم ، سرعت باد آزاد ، سرعت باد درون INVELOX و توان را اندازه گیری کردیم. سپس کیفیت های سرعت-قدرت را به مدت 5 تا 15 روز اندازه گرفتیم (بسته به آزمایش) و انرژی را در کیلووات بر ساعت محاسبه کردیم. انرژی یک بار ششصد درصد بیشتر بود. به طور متوسط \u200b\u200b، نتایج از 81 تا 660 درصد بود ، با متوسط \u200b\u200bحدود 314 درصد انرژی بیشتر. "

Invelox می تواند با سرعت باد 1.5 کیلومتر کار کند. قیمت نیروگاه بادی Invelox برای واحد 1 کیلوواتی فقط 750 دلار است. سازنده همچنین ادعا می کند که هزینه های بهره برداری به طور قابل توجهی کمتر از توربین های معمولی است. به دلیل اندازه کوچک ، این سیستم مانند توربین ایمن Ewicon برای پرندگان و سایر حیوانات وحشی بی خطر است. این سیستم همچنین توانایی اتصال چندین توربین به یک ژنراتور ، یعنی دریافت نیرو از همان ژنراتور را دارد.

کشورهای پیشرفته مدتهاست که به منابع انرژی تجدیدپذیر از جمله انرژی باد اعتماد کرده اند. در نتیجه ، ظرفیت کل نیروگاه های هسته ای فعال در جهان کمی بیش از 400 هزار مگاوات است و ظرفیت کل نیروگاه های بادی از 500 هزار مگاوات فراتر رفته است! با این حال ، در کشورهایی که به انرژی باد توجه می شود ، نه گازپروم و نه RAO UES وجود ندارد. همینطور گیر افتادن روی سوزن روغن ... اما بیایید در مورد چیزهای دردناک صحبت نکنیم.

بنابراین ، در کشورهای عاری از قدرت مطلق انحصارات و سیستم قبیله ای ، مولدهای بادی از نوع پروانه با محور چرخش افقی غالب هستند. این ژنراتورها به برج های پشتیبانی قدرتمند با پایه های گران قیمت احتیاج دارند که باعث افزایش دوره بازپرداخت می شوند. علاوه بر این ، چنین واحدهایی از منابع سر و صدا با فرکانس پایین قدرتمند هستند. پروانه "آسیاب بادی" فقط با سرعت 15-30 دور در دقیقه می چرخد \u200b\u200bو پس از کاهنده ، چرخش ها به 1500 افزایش می یابد ، در نتیجه شافت ژنراتور ، که برق تولید می کند ، با همان سرعت می چرخد. این طرح کلاسیک دارای اشکالات قابل توجهی است: گیربکس مکانیزم پیچیده و گران قیمتی است (تا 20٪ هزینه کل مولد باد) ، نیاز به تعویض فصلی دارد و خیلی زود فرسوده می شود (نگاه کنید به).

ارتباط توسعه توربین بادی

این شرایط دامنه خریداران و نیروها را محدود می کند تا به دنبال جایگزینی برای تولید کننده های برق بادی سنتی باشند. توربین های بادی با محور عمودی به یک روند مدرن تبدیل شده اند. آنها ساکت هستند و به هزینه های کلان سرمایه ای احتیاج ندارند ، نگهداری آنها راحت تر و ارزان تر از توربین های محوری افقی است. ژنراتورهای باد با محور افقی با حداکثر سرعت باد به حالت محافظتی (خودکارسازی) منتقل می شوند ، بیش از آن مملو از تخریب ساختاری است. در این حالت ، پروانه از ضرب و ژنراتور جدا می شود ، هیچ الکتریکی تولید نمی شود. و روتورهایی که دارای محور عمودی هستند ، در مقایسه با روتورهای دارای محور افقی ، تنش مکانیکی کمتری را در همان سرعت باد تجربه می کنند. علاوه بر این ، مورد دوم به سیستم های گران قیمت جهت در جهت باد نیاز دارد.

تا همین اواخر اعتقاد بر این بود که برای VAWT بدست آوردن ضریب سرعت (نسبت حداکثر سرعت خطی پره ها به سرعت باد) بیشتر از یک غیرممکن است. این فرضیه کاملاً تفسیر شده ، فقط برای انواع خاصی از روتورها صادق است ، به نتیجه نادرستی منجر شد که حداکثر ضریب استفاده از انرژی باد برای توربین های بادی با محور عمودی کمتر از پروانه های محور افقی است ، به همین دلیل این نوع باد توربین تقریباً 40 ساله است و اصلاً توسعه نیافته است. و فقط در دهه 60 - 70 ، ابتدا توسط متخصصان كانادایی ، و سپس توسط متخصصان آمریكایی و انگلیسی ، به طور آزمایشی ثابت شد كه این نتیجه گیری ها با استفاده از نیروی بالابرنده تیغه ها برای روتورهای داریو قابل اجرا نیست. برای این روتورها ، حداکثر نسبت مشخص شده از سرعت خطی اجسام کار به سرعت باد به 6: 1 و بالاتر می رسد و ضریب استفاده از انرژی باد کمتر از محوری افقی (نوع پروانه) نیست. این واقعیت که حجم مطالعات نظری آیرودینامیک روتورهای محوری عمودی و تجربه در توسعه و کارکرد مولدهای باد بر اساس آنها بسیار کمتر از روتورهای محوری افقی است ، نقش مهمی دارد.

یک توربین بادی از نوع محوری عمودی (نامگذاری بین المللی VAWT) که با بقیه متفاوت است ، ایجاد شده است که ضریب استفاده از انرژی باد آن از بهترین توربین های بادی جهان با محور چرخش افقی کمتر نیست. یک رویکرد چند بعدی نوآورانه برای طراحی توربین های بادی عمودی ، از جمله چیزهای دیگر ، مبتنی بر استفاده از یک روتور قوی با موقعیت کم است که در حاشیه آن بال های بادبان زیادی ثابت شده است.

روتور مجهز به پایه های پشتیبانی شاسی چرخ است که به دلیل چرخ های شاسی به شما امکان می دهد حول یک محور ثابت با منافذ پایدار روی پایه بچرخد. بسیاری از بال های بادبان گشتاور زیادی را به دلیل نیروهای آیرودینامیکی ایجاد می کنند. چه چیزی باعث شده این طرح رکورددار چگالی توان باشد. قطر روتور می تواند 10 متر باشد. علاوه بر این ، در چنین روتور امکان نصب بالهایی با مساحت بیش از 200 متر مربع وجود دارد که باعث تولید برق تا صد کیلووات می شود.

ابعاد و وزن واحد

در عین حال ، وزن چنین واحدهایی به قدری کم است که امکان نصب آن روی سقف ساختمانها و تأمین منبع تغذیه مستقل به آنها وجود دارد. یا می توان برق شی an را در کوهها ، جایی که هیچ خط برق برقرار نشده است ، تأمین کرد. افزایش توان به مقدار دلخواه بزرگ با تکثیر چنین واحدهایی امکان پذیر است. یعنی با نصب بسیاری از نصب های مشابه ، به توان مورد نیاز دست می یابیم.

کارایی فنی

با توجه به کارایی فنی نمونه اولیه ما با ارتفاع تیغه 800 میلی متر و ابعاد جانبی 800 میلی متر با سرعت باد 11 متر بر ثانیه قدرت مکانیکی 225 وات (در 75 دور در دقیقه) را ایجاد می کند. در همان زمان ، او از سطح زمین در ارتفاع کمتر از یک متر دفاع کرد. با توجه به منبع http://www.rktp-trade.ru قدرت قابل مقایسه (300 وات) توسط یک آسیاب بادی عمودی پنج تیغه ای نصب شده بر روی دکل شش متری ساخته می شود و دارای پنج تیغه 1200 میلی متر بر روی قطر کلی است از 2000 میلی متر یعنی اگر مناطق توربین های بادی مقایسه شده توسط باد را برابر بگیریم ، معلوم می شود که نمونه اولیه 2.5 ... 3 برابر بیشتر از توربین بادی شناخته شده کارآیی انرژی دارد ، با توجه به اینکه باد در نزدیکی زمین است به دلیل مجاورت با سطح مرزی ضعیف تر است و دارای یک شخصیت آشفته است.

با توجه به اینکه می دانیم آنالوگ توصیف شده دارای ضریب استفاده از انرژی باد (KIEV) برابر با 0.2 است ، می توان KIEV نمونه اولیه را 0.48 تخمین زد که بسیار بالاتر از VAWT های نوع Savonius و Daria است مربوط به بهترین نمونه های توربین های بادی افقی-محوری است. در عین حال ، مصرف مواد و هزینه اولیه نمونه اولیه بسیار کمتر از توربین های بادی دکل پروانه با مکانیزم جهت گیری باد و یک گوندولای موقعیت بالا با یک دنده افزایش قیمت از نوع سیاره ای است.

ارزیابی مقایسه ای کارایی روتورهای توربین بادی در انواع مختلف - میز 1.

مزایای توربین بادی محور عمودی VAWT

• دستگاه در هر جهت از باد در یک جهت می چرخد. در همان زمان ، ناسنج توربین های بادی افقی باید در جهت باد قرار بگیرند ، که این باعث افزایش هزینه سازه و کاهش منابع قسمت های متحرک مکانیسم چرخش می شود.
• تولید برق در VAWT با سرعت باد 5 متر بر ثانیه آغاز می شود.
• توربین دارای کیفیت آیرودینامیکی بالایی پره ها و معماری نوآورانه ای است که امکان دستیابی به میزان استفاده از انرژی باد حداقل 47٪ را فراهم می کند.
• توربین نیازی به نگهداری ژنراتور ندارد (بصورت مسطح و حلقوی حلقوی بدون برس و بلبرینگ).
• افزایش قدرت با نصب ماژول های اضافی حاصل می شود.
• VAWT هنگام نصب در نزدیكی منازل محدودیتی ندارد ، تابش الكترومغناطیسی و صوتی غیر قابل قبولی ایجاد نمی كند. این اجازه می دهد تا توربین ها در شهرک ها ، از جمله در پشت بام ساختمانهای چند طبقه نصب شوند ، بدون اینکه منظره چشم انداز به خطر بیفتد.
• VAWT کاملاً بی خطر است ، می توان آن را در مسیر مهاجرت پرندگان مهاجر نصب کرد.
• توربین در برابر بادهای شدید مقاوم است ، حتی می تواند در برابر بادهای طوفانی مقاومت کند. این با مکانیزمی برای تغییر خودکار زاویه های حمله پره های توربین عمودی بدست می آید (به شکل های بالا مراجعه کنید).
• VAWT دارای اجزای سبک و ساده است ، حمل و نصب آن آسان است.
• توربین در برابر صاعقه محافظت می شود.

تا به امروز ، یک مدل 3 بعدی کامل از قسمت مکانیکی توربین (با ارتفاع تیغه های عمودی 8 متر) و همچنین نقاشی های کار قطعات و مجموعه های روتور و واحد چرخش آن تکمیل شده است. نقشه ها برای یک ژنراتور و تیغه های الکتریکی با در نظر گرفتن حداکثر انطباق با معیار "قیمت - کیفیت" ساخته شده است.

این پروژه طراحی ، ساخت و آزمایش یک نمونه VAWT با اندازه کامل (ارتفاع تیغه های عمودی 8 متر) را فراهم می کند. پس از آن ، برنامه ریزی شده است که تولیدات صنعتی چنین تأسیساتی پس از اشکال زدایی مدل آزمایشی ، با تجهیزات چنین تاسیساتی در مناطق غیر برق دار در مناطق روستایی و ساختمانهای شهرها ، سازماندهی شود.

زمینه های کاربرد مولد باد نوآور ، در اصل همان موارد مشابه است. یعنی تولید برق در مکان هایی که هیچ منبع ثابت برق وجود ندارد و همچنین استفاده از روش های دیگر تولید برق از نظر اقتصادی بی فایده است. به طور خاص ، اینها اشیا purpose مخصوص خاص هستند که به منبع تغذیه مستقل نیاز دارند ، به عنوان مثال ، چراغهای راهنما و چراغ های رادیویی ، ایستگاه های مرزی و پست های مرزی ، پست های خودکار هواشناسی و ناوبری هوایی.

کاهش مداوم منابع طبیعی منجر به این واقعیت می شود که اخیراً بشر در جستجوی منابع انرژی جایگزین است. امروزه تعداد نسبتاً زیادی از انواع انرژی جایگزین شناخته شده است که یکی از آنها استفاده از نیروی باد است.

انرژی باد از زمان های بسیار قدیم مورد استفاده مردم قرار می گرفت ، به عنوان مثال در کار با آسیاب های بادی. اولین مولد باد (توربین بادی) که برای تولید برق مورد استفاده قرار گرفت ، در دانمارک در سال 1890 ساخته شد. استفاده از این دستگاه ها در مواردی که برای تأمین برق هر منطقه سخت صعب العبور لازم بود ، شروع به کار کرد.

اصل عملکرد ژنراتور باد:

• باد با پره ها چرخ می چرخد \u200b\u200bکه از طریق جعبه دنده گشتاور را به شافت ژنراتور منتقل می کند.
• اینورتر وظیفه تبدیل جریان الکتریکی DC دریافتی به AC را انجام می دهد.
• باتری برای تامین ولتاژ شبکه در صورت عدم وجود باد طراحی شده است.

قدرت توربین بادی با قطر چرخ باد ، ارتفاع دکل و قدرت باد متناسب مستقیم است. در حال حاضر مولد های بادی تولید می شوند که قطر پره های آن از 0.75 تا 60 متر و بیشتر است. کوچکترین توربین های بادی مدرن G-60 است. قطر روتور که دارای پنج پره است ، فقط 0.75 متر است ، با سرعت باد 3-10 متر بر ثانیه ، می تواند 60 وات تولید کند ، وزن آن 9 کیلوگرم است. چنین نصب با موفقیت برای روشنایی ، شارژ باتری و ارتباطات عملیاتی استفاده می شود.

تمام توربین های بادی را می توان طبق چندین اصل طبقه بندی کرد:

• محورهای چرخش
• تعداد تیغه ها.
• موادی که تیغه ها از آن ساخته می شوند.
• پیچ پیچ

طبقه بندی محور چرخش:

• افقی
• عمودی

مشهورترین آنها ژنراتورهای افقی بادی است که محور چرخش توربین آن موازی با زمین است. به این نوع "آسیاب بادی" گفته می شود که پره های آن در برابر باد می چرخند. طراحی مولدهای باد افقی چرخش خودکار قسمت سر (در جستجوی باد) و همچنین چرخش پره ها را برای استفاده از باد با نیروی کم فراهم می کند.

بازده توربین های بادی عمودی بسیار کمتر است. پره های چنین توربینی در هر جهت و قدرت باد به موازات سطح زمین می چرخند. از آنجا که در هر جهت از باد ، نیمی از پره های توربین بادی همیشه در برابر آن می چرخند ، توربین بادی نیمی از توان خود را از دست می دهد ، که به طور قابل توجهی بهره وری انرژی نصب را کاهش می دهد. با این وجود ، نصب و نگهداری این نوع توربین های بادی آسان تر است ، زیرا گیربکس و ژنراتور آن روی زمین قرار دارد. از معایب یک ژنراتور عمودی می توان به موارد زیر اشاره کرد: نصب گران قیمت ، هزینه های عملیاتی قابل توجه و اینکه نصب چنین توربین بادی به فضای زیادی نیاز دارد.

ژنراتورهای باد افقی برای تولید برق در مقیاس صنعتی مناسب ترند ، در صورت ایجاد سیستم نیروگاه های بادی از آنها استفاده می شود. از موارد عمودی اغلب برای نیازهای مزارع خصوصی کوچک استفاده می شود.

طبقه بندی بر اساس تعداد تیغه ها:

• دو تیغه
• سه تیغه.
• چند تیغه ای (50 تیغه یا بیشتر).

با توجه به تعداد تیغه ها ، تمام تاسیسات به دو ، سه و چند تیغه (50 تیغه یا بیشتر) تقسیم می شوند. برای تولید مقدار مورد نیاز برق ، این واقعیت چرخش نیست که لازم است ، بلکه خروجی به تعداد لازم چرخش است.

هر تیغه (اختیاری) باعث افزایش کشش کلی چرخ باد می شود و رسیدن به دور ژنراتور را دشوارتر می کند. بنابراین ، تاسیسات چند تیغه ای در سرعت باد کمتری شروع به چرخش می کنند ، اما در مواردی که واقعیت چرخش مهم است ، مثلاً هنگام پمپاژ آب ، از آنها استفاده می شود. مولدهای باد با تعداد زیادی پره عملاً برای تولید برق استفاده نمی شوند. علاوه بر این ، نصب جعبه دنده بر روی آنها توصیه نمی شود ، زیرا این کار طراحی را پیچیده می کند و همچنین اطمینان آن را کمتر می کند.

طبقه بندی مواد تیغه:

• توربین های بادی با تیغه های سخت
• توربین های بادی قایقرانی.

لازم به ذکر است که ساخت تیغه های قایقرانی بسیار آسان تر است و بنابراین از فلز سفت و سخت یا فایبرگلاس ارزان تر است. با این حال ، این پس انداز می تواند منجر به هزینه های پیش بینی نشده شود. اگر قطر توربین بادی 3 متر باشد ، در سرعت ژنراتور 400-600 دور در دقیقه ، نوک تیغه به سرعت 500 کیلومتر در ساعت می رسد. با در نظر گرفتن این واقعیت که هوا حاوی ماسه و گرد و غبار است ، این واقعیت حتی برای تیغه های سفت و سخت یک آزمایش جدی است که در عملکرد پایدار نیاز به جایگزینی سالانه فیلم ضد خوردگی اعمال شده در انتهای تیغه ها است. اگر فیلم ضد خوردگی تجدید نشود ، تیغه صلب به تدریج عملکرد خود را از دست می دهد.

تیغه های نوع بادبان باید بیش از یک بار در سال تعویض شوند ، اما بلافاصله پس از وقوع اولین باد جدی. بنابراین ، منبع تغذیه مستقل ، که به قابلیت اطمینان قابل توجهی از اجزای سیستم نیاز دارد ، استفاده از تیغه های نوع بادبان را در نظر نمی گیرد.

طبقه بندی توسط پیچ پیچ:

• پیچ پیچ ثابت.
• پیچ پیچ متغیر.

البته ، گام متغیر پروانه باعث افزایش دامنه سرعت عملیاتی موثر توربین بادی می شود. با این حال ، معرفی این مکانیسم منجر به عارضه ای در ساختار تیغه ، افزایش وزن چرخ باد می شود و همچنین قابلیت اطمینان کلی توربین بادی را کاهش می دهد. نتیجه این نیاز به تقویت ساختار است که منجر به افزایش قابل توجهی در هزینه سیستم نه تنها در حین خرید بلکه در حین کار می شود.

توربین های بادی مدرن محصولی با تکنولوژی پیشرفته با توان بین 100 تا 6 مگاوات هستند. توربین های بادی با طراحی های نوآورانه امکان استفاده اقتصادی از انرژی ضعیف ترین باد - از 2 متر بر ثانیه را فراهم می کند. با کمک مولدهای بادی ، امروزه می توان مشکلات تأمین برق به جزیره یا تأسیسات محلی با هر ظرفیت را با موفقیت حل کرد.

توربین های بادی

انواع توربین های بادی. طراحی های جدید و راه حل های فنی

نیروی باد با تنوع و طراحی غیرمعمول طراحی توربین های بادی برخورد می کند. طرح های موجود ژنراتورهای بادی و همچنین پروژه های پیشنهادی ، انرژی باد را از نظر اصالت راه حل های فنی در مقایسه با سایر مجتمع های مینی انرژی با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر از رقابت خارج می کند.

در حال حاضر ، بسیاری از طرح های مختلف مفهومی توربین های بادی وجود دارد که با توجه به نوع چرخ های بادی (روتور ، توربین ، پروانه) ، می توان آنها را به دو نوع اصلی تقسیم کرد. این توربین های بادی با محور چرخش افقی (پره) و یک عمودی (چرخ فلک ، اصطلاحاً توربین های H شکل) هستند.

توربین های بادی محور افقی

توربین های بادی محور افقی... در توربین های بادی با محور چرخش افقی ، شافت روتور و ژنراتور در بالا قرار دارند ، در حالی که سیستم باید به سمت باد هدایت شود. آسیاب های بادی کوچک توسط سیستم های پره ای هدایت می شوند ، در حالی که تاسیسات بزرگ (صنعتی) دارای سنسورهای باد و درایوهای سروو هستند که محور را به باد تبدیل می کنند. اکثر توربین های بادی صنعتی مجهز به جعبه دنده هستند که به سیستم اجازه می دهد تا با سرعت باد فعلی تنظیم شود. با توجه به اینکه دکل جریانهای متلاطمی را پس از خود ایجاد می کند ، چرخ باد معمولاً در جهت مخالف جریان هوا قرار دارد. پره های توربین بادی به اندازه کافی محکم شده اند تا از تماس آنها با دکل ناشی از وزش شدید باد جلوگیری کنند. برای توربین های بادی از این نوع ، نیازی به نصب مکانیزم های جهت گیری جهت باد پایین نیست.

چرخنده باد محور افقی

چرخ باد را می توان با تعداد پره های مختلفی ساخت: از توربین های بادی تک پره با وزنه تعادل تا چند پره (با تعداد پره ها تا 50 یا بیشتر). توربین های بادی محور افقی چرخش ها گاهی اوقات در جهت ثابت انجام می شوند ، یعنی. آنها نمی توانند در یک محور عمودی عمود بر جهت باد بچرخند. این نوع توربین های بادی فقط در صورت وجود یک جهت باد غالب استفاده می شود. در بیشتر موارد ، سیستمی که چرخ باد روی آن ثابت است (اصطلاحاً سر) دوار است و در جهت باد قرار دارد. در ژنراتورهای بادی کوچک ، از واحدهای دم برای این منظور استفاده می شود و در توربین های بادی بزرگ ، الکترونیک جهت گیری را کنترل می کند.

از تعدادی روش برای محدود کردن سرعت چرخش توربین بادی در سرعت زیاد باد استفاده می شود ، از جمله تنظیم پره ها در موقعیت پره ، استفاده از شیرهایی که روی تیغه ها می ایستند یا با آنها می چرخند و غیره. می توان تیغه ها را مستقیماً به شافت ژنراتور یا گشتاور را می توان از لبه آن از طریق شافت خروجی به یک ژنراتور یا ماشین کار دیگر منتقل کرد.

در حال حاضر ، ارتفاع دکل یک توربین بادی صنعتی در محدوده 60 تا 90 متر متغیر است. چرخ باد 10-20 چرخش در دقیقه ایجاد می کند. بعضی از سیستم ها دارای یک جعبه دنده پلاگین هستند که باعث می شود توربین بادی بسته به سرعت باد ، در عین حفظ تولید انرژی ، سریعتر یا کندتر بچرخد. تمام توربین های بادی مدرن به سیستمی برای توقف خودکار احتمالی در صورت وزش باد بسیار مجهز هستند.

مزایای اصلی محور افقی به شرح زیر است: گام متغیر پره های توربین ، که به حداکثر استفاده از انرژی باد ، بسته به شرایط جوی اجازه می دهد. دکل بالا به شما این امکان را می دهد تا به بادهای شدیدتر "برسید". راندمان بالا به دلیل جهت پروانه عمود بر باد.

در همان زمان ، محور افقی معایب متعددی دارد. در این میان دکل های بلندی تا ارتفاع 90 متر و تیغه های بلند وجود دارد که حمل و نقل آنها دشوار است ، انبوه دکل ، نیاز به هدایت محور به سمت باد و غیره.

توربین های بادی با محور چرخش عمودی. مزیت اصلی چنین سیستمی این است که نیازی به هدایت محور به سمت باد نیست ، زیرا توربین بادی از بادی که از هر جهتی می آید استفاده می کند. علاوه بر این ، طراحی ساده شده و بارهای ژیروسکوپی کاهش می یابد ، که باعث ایجاد فشارهای اضافی در تیغه ها ، سیستم انتقال و سایر عناصر تاسیسات با محور چرخش افقی می شود. چنین تأسیساتی به ویژه در مناطقی که دارای باد متغیر هستند م effectiveثر است. توربین های محوری عمودی با سرعت کم باد و در هر جهت باد بدون جهت گیری به باد کار می کنند ، اما بازده کمی دارند.

نویسنده ایده ایجاد توربین با محور چرخش عمودی (توربین H شکل) مهندس فرانسوی جورج ژان ماری داریوش (ژان ماری داریر) است. این نوع توربین های بادی در سال 1931 ثبت اختراع شد. بر خلاف توربین های دارای محور چرخشی افقی ، توربین های H شکل "بدون تغییر موقعیت روتور" هنگام تغییر جهت ، "باد" را می گیرند. بنابراین ، مولدهای بادی از این نوع فاقد "دم" هستند و از نظر ظاهری شبیه بشکه هستند. روتور دارای یک محور چرخش عمودی است و از دو تا چهار تیغه منحنی تشکیل شده است.

تیغه ها یک ساختار فضایی را تشکیل می دهند که تحت تأثیر نیروهای بالابرنده ناشی از تیغه ها از جریان باد می چرخد. در روتور داریس ، ضریب استفاده از انرژی باد به 0.300.35 می رسد. اخیراً ، توسعه موتور دوار داریوس با پره های مستقیم انجام شده است. اکنون توربین بادی دارریوس را می توان به عنوان اصلی ترین رقیب توربین های بادی از نوع بال در نظر گرفت.

نصب دارای راندمان نسبتاً بالایی است ، اما همزمان بارهای جدی بر روی دکل ایجاد می شود. این سیستم همچنین دارای یک گشتاور شروع بزرگ است که به سختی می تواند توسط باد ایجاد شود. اغلب این کار توسط تأثیرات خارجی انجام می شود.

نوع دیگر چرخ باد ، روتور Savonius است که توسط مهندس فنلاندی Sigurt Savonius در سال 1922 ایجاد شده است. گشتاور هنگامی ایجاد می شود که جریان هوا به دلیل وجود مقاومت متفاوت قسمت های محدب و مقعر روتور در اطراف روتور جریان داشته باشد. چرخ ساده است ، اما میزان استفاده از انرژی باد بسیار کم است - فقط 0.1-0.15.

مزیت اصلی توربین های بادی عمودی عدم نیاز به مکانیزم جهت گیری باد است. آنها یک ژنراتور و مکانیزم های دیگر دارند که در ارتفاع کم نزدیک پایه قرار دارند. همه اینها طراحی را بسیار ساده می کند. عناصر کاری در نزدیکی زمین قرار دارند ، که سرویس دهی آنها را آسان می کند. کمترین سرعت کارایی کم باد (2-2.5 متر بر ثانیه) صدای کمتری تولید می کند.

با این حال ، یک اشکال جدی در این توربین های بادی تغییر قابل ملاحظه ای در شرایط جریان اطراف بال طی یک دور چرخش روتور است که به صورت چرخشی در حین کار تکرار می شود. به دلیل تلفات چرخشی ضد چرخش ، بیشتر توربین های بادی با محور عمودی تقریباً نیمی از توربین های بادی با محور افقی هستند.

جستجوی راه حل های جدید در انرژی باد همچنان ادامه دارد و در حال حاضر نیز اختراعات اصلی مانند توربوسیل وجود دارد. توربین بادی به صورت یک لوله عمودی بلند به ارتفاع 100 متر سوار می شود که در آن جریان هوای قدرتمندی به دلیل شیب دما بین انتهای لوله ایجاد می شود. خود ژنراتور همراه با توربین پیشنهاد می شود که در لوله نصب شود ، در نتیجه جریان هوا گردش توربین را تضمین می کند. همانطور که روش کار چنین مولدهای بادی نشان می دهد ، پس از بازشدن توربین و گرم شدن هوا به ویژه در لبه پایین لوله ، حتی با یک باد آرام (و آرام) ، جریان هوای قوی و پایداری در لوله ایجاد می شود . این باعث امیدبخش شدن چنین توربین های بادی می شود ، اما فقط در مناطق خالی از سکنه (در حین کار ، چنین تاسیساتی نه تنها اجسام کوچک ، بلکه حیوانات بزرگ را نیز به لوله می کشد). این تاسیسات توسط یک شبکه محافظ مخصوص احاطه شده و سیستم کنترل در فاصله کافی قرار دارد.

بادبان توربو

کارشناسان در حال کار بر روی ایجاد یک دستگاه ویژه برای مهر و موم باد - یک پخش کننده (مهر و موم انرژی باد) هستند. برای یک سال ، یک توربین بادی از این نوع موفق به "گرفتن" انرژی 4-5 برابر بیشتر از یک نوع معمولی می شود. سرعت زیاد چرخش ملخ با استفاده از دیفیوزر حاصل می شود. در قسمت باریک آن ، جریان هوا به ویژه سریع ، حتی با وزش باد نسبتاً ضعیف ، بسیار سریع است.

توربین بادی با دیفیوزر

همانطور که می دانید سرعت باد با افزایش ارتفاع افزایش می یابد و این شرایط مساعدتری را برای استفاده از توربین های بادی ایجاد می کند. بادبادک ها حدود 2300 سال پیش در چین اختراع شده اند. ایده استفاده از بادبادک برای بلند کردن توربین بادی به ارتفاع به تدریج در حال اجرا است.

طراحان سوئیسی شرکت Etra طرح جدیدی از بادبادک های بادی را ارائه داده اند که می تواند تا وزن 100 کیلوگرم را با وزن بال 2.5 کیلوگرم تحویل دهد. می توان از آنها برای نصب روی کشتی ها و بلند کردن توربین های بادی تا ارتفاعات (تا 4 کیلومتر) استفاده کرد. در سال 2008 ، سیستم مشابهی در طول سفر کشتی کانتینری Beluga SkySails از آلمان به ونزوئلا آزمایش شد (صرفه جویی در مصرف سوخت بیش از 1000 دلار در روز بود).

به عنوان مثال ، در هامبورگ ، حمل و نقل بلوگا چنین سیستمی را روی کشتی باری خشک دیزل Beluga SkySails نصب کرده است. بادبادکی به شکل پاراگلایدر به ابعاد 160 متر مربع در اثر بالا بردن باد در هوا به ارتفاع 300 متر افزایش می یابد. پاراگلایدر به محفظه هایی تقسیم می شود که به دستور رایانه رایانه ، هوای فشرده شده از طریق لوله های الاستیک تأمین می شود. Beluga SkySails قرار است تا سال 2013 حدود 400 کشتی باری را به چنین سیستمی مجهز کند.

سرهای جلو "Vetrolov"

یک راه حل جالب ، طراحی سر باد Vetrolov است. بدنه چرخشی ژنراتور کاملاً طولانی ساخته شده است (حدود 0.5 متر) ، در قسمت میانی (در فاصله از فلنج ژنراتور تا تیغه ها) یک مکانیسم تاشو تیغه وجود دارد. در اصل ، این شبیه مکانیزم باز شدن چتر اتوماتیک است و تیغه ها به بال یک گلایدر آویز شباهت دارند. برای اینکه در هنگام جمع شدن تیغه ها در برابر یکدیگر قرار نگیرند ، محورهای ثابت آنها تا حدودی جابجا می شوند. چهار تیغه (از طریق یک) به داخل می رود و چهار تیغه به بیرون. پس از جمع شدن ، مساحت مقاومت پیشانی توربین بادی تقریباً چهار برابر و ضریب کشش - تقریباً دو برابر کاهش می یابد.

در قسمت بالایی تکیه گاه آسیاب بادی ، "راکر" با محور چرخش عمودی نصب شده است. یک ژنراتور باد در یک انتهای آن و یک وزنه مقابل در سر دیگر آن قرار دارد. در یک باد ضعیف ، توربین بادی با استفاده از وزنه بالایی بالاتر از علامت پشتیبانی بالا قرار می گیرد و محور توربین بادی افقی است. با افزایش باد ، فشار روی چرخ باد افزایش می یابد و شروع به سقوط می کند و به دور محور افقی می چرخد. بنابراین ، سیستم دیگری از "فرار" از بادهای شدید کار می کند. این طراحی به شما امکان می دهد بازوهای گهواره ای را بسازید تا مولدهای باد یکی پس از دیگری نصب شوند. نوعی حلقه گل از ماژول های یکسان به دست می آید ، که در یک باد ضعیف یکی بالاتر از دیگری ایستاده و در یک باد شدید پایین می روند ، "در" سایه باد "چرخ باد مخفی می شوند. این همچنین شامل توانایی سیستم برای انطباق با بار خارجی است.

مولد باد Eolic

طراحان مارکوس مادیا ، سرجیو اوشی و خوان مانوئل پانتانو توربین بادی قابل حمل Eolic را توسعه داده اند. فقط آلومینیوم و فیبر کربن برای ساخت دستگاه استفاده شده است. توربین Eolic هنگام مونتاژ تقریباً 170 سانتی متر طول دارد و بیرون آوردن Eolic از حالت تا شده 2-3 نفر طول خواهد کشید و 15-20 دقیقه طول خواهد کشید. این توربین بادی می تواند تاشو تا شود.

طراح توربین بادی Revolution Air

امروزه بسیاری از پروژه ها و پیشرفت های طراحی وجود دارد. بنابراین ، طراح فرانسوی فیلیپ استارک توربین بادی Revolution Air را ایجاد کرد. پروژه توربین بادی طراح "اکولوژی دموکراتیک" نام دارد.

توپ انرژی توربین بادی

گروه بین المللی طراحان و مهندسان Home-Energy محصول خود - توربین بادی Energy Ball - را ارائه دادند. ویژگی اصلی تازگی چیدمان تیغه ها بر روی آن با توجه به نوع کره است. همه آنها از هر دو انتها به روتور متصل هستند. وقتی باد از میان آنها عبور می کند ، به موازات روتور می وزد که باعث افزایش کارایی ژنراتور می شود. Ball Ball حتی در سرعت باد بسیار کم نیز می تواند کار کند و صدای بسیار کمتری نسبت به توربین های بادی معمولی تولید می کند.

توربین بادی ترتیاکوف

یک توربین بادی بی نظیر توسط طراحان سامارا ایجاد شد. وقتی در محیط شهری استفاده می شود ، ارزان تر ، مقرون به صرفه تر و قدرتمندتر از نمونه های اروپایی آن است. ژنراتور بادی Tretyakov یک ورودی هوا است که جریان های هوا نسبتاً ضعیف را نیز می گیرد. این تازگی با سرعت 1.4 متر بر ثانیه از قبل انرژی مفید تولید می کند. علاوه بر این ، نیازی به نصب گران نیست: واحد را می توان روی ساختمان ، دکل ، پل و غیره قرار داد. ارتفاع آن 1 متر و طول 1.4 متر است. بازده ثابت است - حدود 52٪. قدرت دستگاه های صنعتی 5 کیلووات است. در فاصله 2 متر ، سر و صدا از نیروگاه بادی کمتر از 20 دسی بل است (برای مقایسه: صدای فن از 30 تا 50 دسی بل است).

شرکت آمریکایی Wind Tronics از میشیگان یک توربین بادی جمع و جور برای استفاده در خانه های خصوصی ایجاد کرده است. توسعه دهنده فناوری Wind Tronics است و غول تولیدی Honeywell تولید توربین های بادی را راه اندازی کرده است. برای صفر خسارت زیست محیطی طراحی شده است.

این واحد از پروانه بدون دنده توربین Blade Tip Power System (BTPS) استفاده می کند ، که به توربین اجازه می دهد تا در دامنه بسیار گسترده ای از سرعت باد کار کند ، در حالی که مقاومت مکانیکی و وزن توربین را نیز کاهش می دهد. Wind Tronics با سرعت باد فقط 0.45 متر بر ثانیه شروع به چرخش می کند و تا سرعت 20.1 متر بر ثانیه کارآمد است! محاسبات نشان می دهد که چنین توربی به طور متوسط \u200b\u200b50٪ بیشتر و بیشتر از توربین های بادی سنتی برق تولید می کند. به هر حال ، تجهیزات اتوماتیک با فشار سنج که به طور مداوم به آن متصل هستند ، سرعت و جهت باد را کنترل می کنند. با رسیدن به حداکثر سرعت عملیاتی ، توربین به سادگی به سمت باد در جهت وارونه جریان می یابد. اتوماسیون سیستم بلافاصله به یخ زدگی باران که می تواند باعث یخ زدگی شود پاسخ می دهد. این فناوری قبلاً در بیش از 120 کشور جهان ثبت اختراع شده است.

علاقه به توربین های بادی کوچک در سراسر جهان در حال افزایش است. بسیاری از شرکت هایی که برای حل این مشکل تلاش می کنند ، در ایجاد راه حل های هوشمندانه خود کاملا موفق بوده اند.

Optiwind توربین های بادی اصلی Optiwind 300 (300 کیلووات ، هزینه - 75 هزار یورو) و Optiwind 150 (150 کیلووات ، هزینه - 35 هزار یورو) تولید می کند. آنها برای صرفه جویی در مصرف انرژی در روستاها و مزارع طراحی شده اند (شکل 12). ایده اصلی جمع آوری انرژی باد توسط سازه های انباشته شده از چندین توربین در یک ارتفاع مناسب است. Optiwind 300 به برجک 61 متری مجهز است ، قطر سکوی شتاب دهنده 13 متر و قطر هر توربین 6.5 متر است.

طراحی توربین GEDAYC ظاهری غیرمعمول دارد (شکل 13). وزن کم به توربین اجازه می دهد تا ژنراتور را با سرعت باد 6 متر بر ثانیه به طور موثر بچرخاند. در طراحی جدید تیغه از اصولی مشابه "سیستم" بادبادک استفاده شده است. توربین های GEDAYC قبلاً روی سه توربین بادی 500 کیلوواتی نصب شده اند که کار معدن را تأمین می کنند. نصب توربین های GEDAYC و عملکرد آزمایشی آنها نشان داده است که به لطف طراحی جدید ، توربین ها سبک تر ، حمل آسان تر و نگهداری آنها آسان تر است.

Earth Tronics نوع جدیدی از توربین بادی "خانگی" Honeywell را توسعه داده است. این سیستم اجازه تولید برق را در نوک تیغه ها و نه روی محور را می دهد (همانطور که می دانید سرعت چرخش انتهای پره ها بسیار بیشتر از سرعت چرخش محور است). بنابراین ، توربین هانیول از گیربکس و ژنراتور استفاده نمی کند ، زیرا در توربین های بادی معمولی ، که طراحی را ساده می کند ، وزن آن و آستانه سرعت باد را کاهش می دهد که در آن مولد باد شروع به تولید برق می کند.

یک پروژه آزمایشی از یک توربین بادی با قدرت جذب مغناطیسی در چین راه اندازی شده است. تعلیق مغناطیسی امکان کاهش سرعت باد شروع به 1.5 متر بر ثانیه و بر این اساس ، افزایش کل تولید کننده ژنراتور به میزان 20٪ در طول سال را فراهم کرد ، که باید هزینه برق تولید شده را کاهش دهد.

شرکت توربین بادی Maglev مستقر در آریزونا در نظر دارد توربین های بادی محور عمودی توربین Maglev را با حداکثر ظرفیت 1 GW تولید کند. یک مدل عجیب و غریب از یک توربین بادی مانند یک ساختمان بلند مرتبه به نظر می رسد ، اما در رابطه با قدرت آن ، کوچک است. یک توربین Maglev می تواند انرژی 750 هزار خانه را تأمین کند و مساحتی (شامل منطقه محرومیت) حدود 40 هکتار را پوشش می دهد. این توربین توسط مخترع اد مزور ، بنیانگذار شرکت MWTT اختراع شد. توربین Maglev روی سنگ آهن مغناطیسی شناور است. اجزای اصلی واحد جدید در سطح زمین قرار دارند و سرویس دهی آنها آسان تر است. از نظر تئوری ، توربین جدید به طور معمول هم در بادهای بسیار ضعیف و هم در تورهای بسیار شدید (بیش از 40 متر در ثانیه) کار می کند. این شرکت در نظر دارد مراکز علمی و آموزشی نزدیک توربین های خود را افتتاح کند.

متخصصان Inbitek-TI ضمن مطالعه میراث خلاق مهندس درخشان روسی ولادیمیر شوخوف (1853-1939) ، توجه وی را به ایده های وی مبنی بر استفاده از هایپروبلوئیدهای میله های فولادی در معماری و ساخت و ساز جلب کردند.

توربین بادی Hyperboloid

امروزه پتانسیل چنین سازه هایی به طور کامل بررسی و بررسی نشده است. همچنین شناخته شده است که شوخوف کار خود را با هیپربولوئیدها "تحقیق" نامید. بر اساس ایده های او ، توسعه ژنراتورهای باد از نوع دوار با طراحی کاملاً جدید ظاهر شد. این طراحی به شما امکان می دهد حتی در سرعت بسیار کم باد برق دریافت کنید. برای شروع از حالت استراحت ، سرعت باد 1.4 متر بر ثانیه مورد نیاز است. این امر با استفاده از اثر آسانسور روتور توربین بادی حاصل می شود. یک مولد باد از این نوع قادر است حتی در جریان های صعودی هوا که معمولاً در کنار رودخانه ، دریاچه یا باتلاق اتفاق می افتد ، شروع به کار کند.

توربین بادی متحرک

پروژه جالب دیگر - مولد باد توربین بادی متحرک - توسط طراحان استودیوی Pope Design ساخته شده است (شکل 17). این یک توربین بادی متحرک است که بر اساس یک کامیون ساخته شده است. توربین بادی موبایل برای کار فقط به یک راننده-اپراتور نیاز دارد. این توربین بادی می تواند در مناطق بلایای طبیعی ، در هنگام پاسخ به شرایط اضطراری و در ترمیم زیرساخت ها مورد استفاده قرار گیرد.

وضعیت فعلی نیروی باد ، طرح های پیشنهادی و راه حل های فنی برای مولدهای باد و "مهر و موم باد" امکان ایجاد نیروگاه های مینی باد را برای استفاده خصوصی تقریباً در همه جا فراهم می کند. آستانه سرعت "شروع" توربین بادی به دلیل پیشرفت های فنی به طور قابل توجهی کاهش یافته است ، وزن و ابعاد توربین بادی نیز کاهش می یابد. این امر امکان کار با توربین های بادی در خانه را فراهم می کند.

انواع توربین های بادی

متأسفانه مواد معدنی استخراج شده از روده های زمین و مورد استفاده بشر به عنوان منابع انرژی ، نامحدود نیستند. هر ساله هزینه آنها افزایش می یابد که با کاهش تولید توضیح داده می شود. یک گزینه تأمین انرژی جایگزین و رو به رشد نیروگاه های بادی برای خانه است. آنها به شما امکان می دهد انرژی باد را به جریان متناوب تبدیل کنید، که تأمین تمام نیازهای برق هر وسیله خانگی را امکان پذیر می کند. مزیت اصلی این ژنراتورها سازگاری مطلق با محیط زیست و همچنین استفاده رایگان از برق برای چند سال نامحدود است. ژنراتور باد چه مزایای دیگری برای خانه دارد و همچنین ویژگی های عملکرد آن ، ما بیشتر تحلیل خواهیم کرد.

حتی افراد باستان نیز متوجه شده اند كه باد می تواند در اجرای بسیاری از كارها یك دستیار عالی باشد. آسیاب های بادی که امکان تبدیل غلات به آرد را بدون صرف انرژی خود فراهم می کردند ، به اجداد اولین توربین های بادی تبدیل شدند.

مزارع بادی از تعداد مشخصی از ژنراتورها تشکیل شده است که قادر به دریافت ، تبدیل و ذخیره انرژی باد به جریان متناوب هستند. آنها ممکن است به طور کامل یک خانه را از طریق برق تأمین کنند که از هیچ جا برداشته نمی شود.