Ang enerhiya ng hangin ay aktibong umuunlad sa buong mundo, at matagal nang hindi lihim na ito ay isa sa mga pinaka-promising na lugar ng alternatibong enerhiya sa ngayon. Sa kalagitnaan ng 2014, ang kabuuang kapasidad ng lahat ng naka-install na wind turbine sa mundo ay 336 gigawatts, at ang pinakamalaki at pinakamalakas na vertical three-bladed wind turbine, Vestas-164, ay na-install at inilunsad noong unang bahagi ng 2014 sa Denmark. Ang kapangyarihan nito ay umaabot sa 8 megawatts, at ang blade span ay 164 metro.

Sa kabila ng matagal nang naitatag na teknolohiya para sa pagmamanupaktura ng mga blade turbine at wind turbine sa pangkalahatan, maraming mga mahilig ang nagsusumikap na mapabuti ang teknolohiya, dagdagan ang kahusayan nito at bawasan ang mga negatibong salik.

Tulad ng nalalaman, ang koepisyent ng paggamit ng enerhiya ng daloy ng hangin ay umabot sa 30% sa pinakamainam, ang mga ito ay medyo maingay at nakakagambala sa natural na balanse ng thermal ng mga kalapit na lugar, na nagpapataas ng temperatura ng lupa na layer ng hangin sa gabi. Ang mga ito ay lubhang mapanganib para sa mga ibon at sumasakop sa mga makabuluhang lugar.

Anong mga alternatibo ang umiiral? Sa katunayan, ang pagkamalikhain ng mga modernong imbentor ay walang hangganan at mga alternatibong opsyon marami na ang naimbento.

Tingnan natin ang 5 sa pinaka-hindi pangkaraniwan at kapansin-pansing alternatibong mga disenyo ng wind turbine sa industriya.

Mula noong 2010, kumpanyang Amerikano Ang Altaeros Energies, na itinatag sa Massachusetts Institute of Research, ay bumubuo ng isang bagong henerasyon ng mga wind turbine. Ang bagong uri ng wind generators ay idinisenyo upang gumana sa mga altitude na hanggang 600 metro, na hindi maabot ng mga conventional wind generators. Ito ay sa napakataas na altitude na ang pinakamalakas na hangin ay patuloy na umiihip, na 5-8 beses na mas malakas kaysa sa mga hangin na malapit sa ibabaw ng lupa.

Ang generator ay isang inflatable na istraktura, katulad ng isang helium-inflated airship, kung saan ang isang three-bladed turbine ay naka-install sa isang pahalang na axis. Ang nasabing wind generator ay inilunsad noong 2014 sa Alaska sa taas na humigit-kumulang 300 metro para sa pagsubok sa loob ng 18 buwan.

Sinasabi ng mga developer na ang teknolohiyang ito ay gagawa ng kuryente sa halagang 18 cents kada kilowatt-hour, na kalahati ng karaniwang halaga ng wind power sa Alaska. Sa hinaharap, ang mga naturang generator ay maaaring mapalitan ng mga diesel power plant, gayundin ang makahanap ng aplikasyon sa mga lugar na may problema.

Sa hinaharap, ang aparatong ito ay hindi lamang isang generator ng kuryente, ngunit bahagi din ng isang istasyon ng panahon at isang maginhawang paraan ng pagbibigay ng Internet sa mga lugar na malayo sa kaukulang imprastraktura.

Kapag na-install, ang ganitong sistema ay hindi nangangailangan ng pagkakaroon ng mga tauhan, hindi sumasakop sa isang malaking lugar, at halos tahimik. Maaari itong kontrolin nang malayuan at nangangailangan ng pagpapanatili nang isang beses lamang bawat 1-1.5 taon.

Isa pang kawili-wiling solusyon para sa paglikha hindi pangkaraniwang disenyo Ang wind power plant ay ipinapatupad sa United Arab Emirates. Hindi kalayuan sa Abu Dhabi, itinatayo ang lungsod ng Madsar, kung saan plano nilang magtayo ng isang medyo hindi pangkaraniwang wind power plant, na tinatawag na "Windstalk" ng mga developer.

Ang tagapagtatag ng kumpanya ng disenyo ng New York na Atelier DNA, na bumubuo ng disenyo para sa proyektong ito, ay nagsabi na ang pangunahing ideya ay upang makahanap ng isang kinetic na modelo sa kalikasan na maaaring magsilbi upang makabuo ng kuryente, at ang gayong modelo ay natagpuan. 1203 carbon fiber stems, bawat isa ay humigit-kumulang 55 metro ang taas, na may kongkretong pundasyon 20 metro ang lapad, ay mai-install sa layo na 10 metro mula sa bawat isa.

Ang mga tangkay ay palakasin ng goma, at may lapad na halos 30 cm sa base, at makitid sa tuktok hanggang 5 sentimetro. Ang bawat tangkay ay maglalaman ng mga alternating layer ng mga electrodes at ceramic disk na ginawa mula sa isang piezoelectric na materyal na bumubuo ng isang electric current kapag sumailalim sa pressure.

Habang umuuga ang mga tangkay sa hangin, ang mga disc ay mag-i-compress, na bumubuo ng isang de-koryenteng kasalukuyang. Walang ingay ng talim mga wind turbine, walang ibong nasawi, walang iba kundi ang hangin.

Ang ideya ay bumangon sa pagmamasid sa mga tambo na umuugoy-ugoy sa latian.

Ang Windstalk project ng Atelier DNA ay nakakuha ng pangalawang puwesto sa Land Art Generator competition, na inisponsor ng Madsar, upang piliin ang pinakamahusay na piraso ng sining mula sa isang internasyonal na larangan ng mga entry na maaaring makabuo ng enerhiya gamit ang mga renewable source.

Ang lugar na inookupahan ng hindi pangkaraniwang istasyon ng hangin na ito ay sumasakop sa 2.6 ektarya, at ang kapangyarihan ay tumutugma sa isang maginoo na wind generator na sumasakop sa isang katulad na lugar. Ang sistema ay mahusay dahil sa kawalan ng pagkalugi ng friction na likas sa mga tradisyonal na mekanikal na sistema.

Sa base ng bawat stem ay magkakaroon ng generator na nagko-convert ng torque mula sa stem gamit ang isang sistema ng shock absorbers at cylinders, katulad ng Levant Power system na binuo sa Cambridge, Massachusetts.

Dahil ang hangin ay hindi pare-pareho, isang sistema ng pag-iimbak ng enerhiya ang gagamitin upang ang naipon na enerhiya ay magagamit kahit na walang hangin, ipaliwanag ang mga empleyado na nagtatrabaho sa proyekto.

Sa tuktok ng bawat tangkay ay magkakaroon ng LED na ilaw, ang liwanag nito ay direktang magdedepende sa lakas ng hangin at sa dami ng kuryenteng nabuo sa sandaling ito.

Gumagana ang Windstalk sa isang magulong galaw ng tumba, na nagpapahintulot sa mga elemento na mailagay nang mas malapit nang magkasama kaysa posible sa mga kumbensyonal na bladed wind generator.

Ang isang katulad na proyekto, Wavestalk, ay binuo upang i-convert ang enerhiya ng mga alon at alon ng karagatan, kung saan ang isang katulad na sistema ay magiging baligtad sa ilalim ng tubig.

Ang proyekto, na binuo ng Saphon Energy mula sa Tunisia, tulad ng Windstalk, ay isang bladeless wind generator, ngunit sa pagkakataong ito ang device ay may sail-type na disenyo.

Ang silent generator na ito, na hugis satellite dish, ay tinatawag na Saphonian. Wala itong umiikot na bahagi at ganap na ligtas para sa mga ibon. Ang screen ng generator ay gumagalaw pabalik-balik sa ilalim ng impluwensya ng hangin, na lumilikha ng mga vibrations sa hydraulic system.

Ang layunin ng proyekto ay upang mapabuti ang pagganap ng wind generators tungkol sa paggamit ng daloy ng hangin. Ang hangin ay literal na ginagamit sa isang layag, na gumagalaw pabalik-balik sa ilalim ng impluwensya nito, habang walang mga blades, walang rotor, walang mga gears. Ang pakikipag-ugnayan na ito ay nagbibigay-daan sa mas maraming kinetic energy na ma-convert sa mekanikal na enerhiya gamit ang mga piston.

Ang enerhiya ay maaaring maimbak sa mga hydraulic accumulator, o ma-convert sa elektrisidad sa pamamagitan ng generator, o sa tulong nito, ang ilang mekanismo ay maaaring itulak sa pag-ikot. Kung ang conventional wind generators ay may kahusayan na 30%, ang sail-type generator na ito ay nagbibigay ng 80%. Ang kahusayan nito ay lumampas sa blade-type na windmill ng 2.3 beses.

Dahil sa kawalan ng mga mamahaling bahagi, tulad ng kaso sa wind turbine (blades, hubs, gearboxes), sa kaso ng Saphonian, ang mga gastos sa kagamitan ay nabawasan ng hanggang 45%.

Ang aerodynamic na hugis ng Saphonian ay may kalamangan na ang magulong alon ng hangin ay may kaunting epekto sa katawan ng layag, at ang aerodynamic na puwersa ay nadagdagan lamang. Turbulence ang dahilan kung bakit hindi ginagamit ang mga wind turbine sa mga urban na lugar, ngunit magagamit din doon ang Saphonian. Bilang karagdagan, ang mga nakakapinsalang acoustic at vibration na mga kadahilanan ay pinaliit. Nakatanggap ang Saphon Energy ng parangal mula sa KPMG para sa mga pagsisikap nito sa pagbuo ng inobasyon.

Ang isa pang napaka-rebolusyonaryong diskarte sa paggamit ng enerhiya ng hangin ay ipinatupad noong 2008 ng isang masigasig na imbentor mula sa California. Ang mga malalaking wind generator para sa maliliit na lungsod ay kasing laki ng isang 30-palapag na gusali, at ang kanilang mga blades ay umaabot sa laki ng mga pakpak ng isang Boeing 747.

Ang mga higanteng generator na ito ay tiyak na gumagawa ng maraming kapangyarihan, ngunit ang pagmamanupaktura, pagdadala, at pag-install ng mga naturang sistema ay kumplikado at mahal. Sa kabila nito, ang industriya ay lumalaki ng higit sa 40 porsiyento bawat taon. Ito mismo ang naisip ni Doug Selsam mula sa California bago itakda ang kanyang ambisyosong layunin. Napagpasyahan niya na posible na makakuha ng mas maraming enerhiya gamit ang mas kaunting mga materyales.

Sa pamamagitan ng pag-install ng isang dosenang o ilang dosenang maliliit na rotor sa isang baras na konektado sa isang generator, sa kalaunan ay nakamit ni Doug ang kanyang layunin. Ikinonekta niya ang isang dulo ng mahabang baras sa isang generator, at inilunsad ang kabilang dulo sa hangin mga lobo may helium. Ang sistema ay gumana tulad ng inaasahan.

Nabasa ni Doug sa mga aklat-aralin na ang isang single-screw turbine ay sapat upang makuha ang maximum, ngunit si Doug ay nagkaroon ng kanyang mga pagdududa. Iba ang iniisip niya: mas maraming rotor, mas maraming hanging enerhiya ang magagamit.

Kung ang bawat rotor ay nakaposisyon sa tamang anggulo, ang bawat rotor ay makakatanggap ng sarili nitong hangin, at ito ay magpapataas sa kahusayan ng henerasyon.

Siyempre, ito ay kumplikado sa pisika, dahil ngayon kailangan naming tiyakin na ang bawat rotor ay nakakakuha ng sarili nitong daloy, at hindi lamang ang daloy mula sa rotor na matatagpuan sa tabi nito. Ito ay kinakailangan upang malaman ang pinakamainam na anggulo para sa baras na may kaugnayan sa hangin at ang perpektong distansya sa pagitan ng mga rotor. At, sa huli, ang mga natamo ay nakamit gamit ang mas kaunting materyal.

Noong 2003, ang imbentor ay nakatanggap ng $75,000 grant mula sa California Energy Commission upang bumuo ng 3,000-watt, seven-rotor turbine. Matagumpay na nakumpleto ang hamon, at naibenta na ni Doug Selsam ang higit sa 20 sa kanyang 2000-watt twin rotor turbine sa ilang mga may-ari ng bahay. Binuo niya ang mga device na ito sa kanyang suburban na garahe.

Ang ideya ni Doug ay isa sa ilang mga ideya na talagang may potensyal na gawin itong malaki sa komersyal na mundo. Sinabi ni Selsam na ang dalawang rotor ay simula pa lamang. Malamang na balang araw ay makikita nito ang mga multi-rotor turbine nito na umaabot ng isang milya sa kalangitan.

Si Archimedes, na ang opisina ay matatagpuan sa Rotterdam, Netherlands, ay nakabuo ng sarili nitong konsepto ng mga hindi pangkaraniwang wind turbine na maaaring direktang i-install sa mga bubong ng mga gusali ng tirahan.

Ayon sa mga may-akda ng proyekto, ang isang epektibong disenyo ng mababang ingay ay maaaring ganap na magbigay maliit na bahay koryente, at isang complex ng naturang mga generator, gumagana kasabay ng, ay may kakayahang ganap na bawasan sa zero ang pag-asa ng isang malaking gusali sa mga panlabas na pinagmumulan ng kuryente. Ang mga bagong wind turbine ay tinatawag na Liam F1.

Ang isang maliit na turbine, na may diameter na 1.5 metro at tumitimbang ng halos 100 kilo, ay maaaring mai-install sa anumang dingding o bubong ng isang gusali ng tirahan. Karaniwan, ang taas ng mga terrace na bubong ay 10 metro, at ang hangin sa bansa ay halos palaging Timog-Kanluran. Ang mga kondisyong ito ay sapat upang mailagay nang tama ang turbine sa bubong at epektibong magamit ang enerhiya ng hangin.

Dalawang problema ng conventional wind turbines ang nalutas dito: ang ingay ng conventional bladed turbines at ang mataas na halaga ng pag-install ng malalaking kagamitan. Sa maginoo wind generators, ang mga gastos sa pag-install ay madalas na hindi nabawi. Ang antas ng ingay ng Liam turbine ay halos 45 dB, at ito ay mas tahimik kaysa sa ingay ng ulan (ang ingay ng ulan sa kagubatan ay 50 dB).

Hugis tulad ng shell ng snail, ang turbine, tulad ng weather vane, ay umiikot sa hangin, kumukuha ng daloy ng hangin, binabawasan ang bilis nito, at nagbabago ng direksyon. Ang direktor ng kumpanya na si Marinus Miremeta ay nag-aangkin na ang kahusayan ng makabagong turbine ay umabot sa 80% ng pinakamataas na kahusayan sa teoryang magagamit sa enerhiya ng hangin. At ito ay sapat na.

Sa Netherlands, ang karaniwang pamilya ay kumokonsumo ng 3,300 kWh ng elektrikal na enerhiya bawat taon. Ayon sa mga developer, kalahati ng enerhiya na ito ay maaaring ibigay ng isang Liam F1 turbine sa bilis ng hangin na hindi bababa sa 4.5 m/s.

Maaari kang maglagay ng tatlong gayong mga turbine sa mga vertices ng isang tatsulok sa bubong ng isang bahay, pagkatapos ang bawat isa sa mga turbine ay bibigyan ng hangin at hindi sila makagambala sa isa't isa, ngunit, sa kabaligtaran, ay tutulong sa isa't isa.

Kung pinag-uusapan natin tungkol sa pag-install sa isang lungsod kung saan nangyayari ang magulong daloy, ang tagagawa ay nagmumungkahi ng bahagyang pagtaas ng mga generator ng hangin na naka-install sa mga bubong ng lungsod, na naka-mount sa mga poste upang ang mga dingding ng mga kalapit na bahay ay hindi makagambala sa mga daloy ng hangin.

Ang tinantyang halaga ng bagong turbine kasama ang pag-install ay 3,999 euros. Dahil ang aparato ay mas malaki kaysa sa isang metro ang laki, ang isang espesyal na lisensya para sa paggamit nito ay maaaring kailanganin, samakatuwid, bilang isang huling paraan, ang kumpanya ay gumagawa din ng mga mini-Liam turbine na may diameter na 0.75 metro.

Plano ng mga tagagawa na gamitin ang kanilang mga turbine hindi lamang para sa suplay ng kuryente sa mga gusali ng tirahan at pang-industriya, kundi pati na rin para sa suplay ng kuryente sa mga sasakyang dagat.

Tulad ng nakikita mo, ang mga tagagawa ng wind generator ay may maraming mga kagiliw-giliw na alternatibo.

Ang Sheerwind wind turbine ng INVELOX ay sinasabing gumagawa ng anim na beses na mas maraming enerhiya kaysa sa mga tradisyonal na turbine. Ang teknolohiyang ito ay hindi bago sa larangan ng fluid dynamics, ngunit ito ay isang bagong paraan ng pagbuo ng enerhiya - at kung ito ay magiging matagumpay, ito ay magbibigay ng isang malakas na puwersa sa pag-unlad ng buong industriya ng wind power.

Tingnan natin ang prinsipyo ng operasyon nito.

Ang kumpanya ng enerhiya na SheerWind mula sa Minnesota, USA, ay nag-anunsyo ng mga resulta ng pagsubok sa susunod na henerasyon nitong wind generator na Invelox. Sinasabi ng kumpanya na sa panahon ng pagsubok, ang turbine ay nakagawa ng anim na beses na mas maraming enerhiya kaysa sa conventional tower wind turbine ay maaaring makabuo sa parehong dami ng oras. Bilang karagdagan, ang mga gastos sa paggawa ng enerhiya ng hangin gamit ang Invelox ay mas mababa, kaya maaari silang makipagkumpitensya sa isang pantay na katayuan sa natural na gas at hydropower.

Gumagamit ang Invelox ng bagong diskarte sa enerhiya ng hangin dahil hindi ito umaasa sa mataas na bilis ng hangin. Ang Invelox turbine ay may kakayahang kumuha ng hangin sa anumang bilis, kahit na mahinang simoy sa ibabaw ng lupa. Ang nahuli na hangin ay naglalakbay sa duct, na tumataas ng bilis sa daan. Ang nagresultang kinetic energy ay nagpapagana ng generator sa lupa. Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng airflow mula sa tuktok ng tore, mas maraming kapangyarihan ang maaaring mabuo gamit ang mas maliliit na blades ng turbine at kahit na sa pinakamaliwanag na hangin, sabi ni SheerWind.

Ang nakakatuwang tore na ito ay kumikilos tulad ng isang tsimenea, na nagdidirekta ng hangin mula sa anumang direksyon pababa sa isang ground-based na turbine generator. Sa pamamagitan ng pagpasa ng hangin sa isang makitid na channel, ito ay aktwal na lumilikha ng isang epekto ng reaksyon na nagpapataas ng bilis ng daloy - habang sabay na binababa ang presyon nito. Ang prosesong ito ay may pangalan - ang Venturi effect, at pinapayagan nito ang turbine, na matatagpuan sa pinakamaliit na bahagi ng daanan, na umikot nang mas mabilis.

Dahil dito, ang tore ay maaaring makabuo ng kuryente kahit na sa napakababang bilis ng hangin, na lubos na nakikilala nito mula sa kasalukuyang mga teknolohiya ng enerhiya ng hangin. Ang ideyang ito ay napakasimple, eleganteng, at nangangako na maaaring ito ang sagot sa maraming problema sa promising field na ito ng alternatibong enerhiya. Bilang karagdagan sa mas mababang paunang pamumuhunan at tumaas na kapangyarihan at kahusayan, nalulutas din nito ang problema ng mga ibon at paniki na kadalasang namamatay sa mga wind turbine (isang seryosong problema sa mga device na ito).

Tulad ng para sa mga claim na anim na beses ang kapangyarihan, tulad ng maraming mga bagong teknolohiya na nangangako ng mga tagumpay sa pagganap, dapat itong tingnan nang may pag-iingat. Ang paghahabol ng SheerWind ay batay sa sarili nitong mga paghahambing na pagsubok, ang eksaktong pamamaraan na hindi lubos na malinaw.

"Ginamit namin ang parehong Invelox turbine generator at inilagay ito sa tore tulad ng mga tradisyonal na windmill," sabi ng isang tagapagsalita ng SheerWind. "Sinukat namin ang bilis ng hangin at kapangyarihan ng output. Pagkatapos ay inilagay namin muli ang parehong turbine generator system, sinukat ang libreng bilis ng hangin, ang bilis ng hangin sa loob ng INVELOX, at ang kapangyarihan. Pagkatapos ay sinukat namin ang mga katangian ng bilis-lakas sa loob ng 5 hanggang 15 araw (depende sa pagsubok) at kinakalkula ang enerhiya sa kW/h. Nagkaroon ng anim na raang porsyentong mas maraming enerhiya minsan. Sa karaniwan, ang mga resulta ay mula 81 hanggang 660 porsiyento, na ang average ay humigit-kumulang 314 porsiyentong mas maraming enerhiya."

Maaaring gumana ang Invelox sa bilis ng hangin na 1.5 km. Ang Invelox wind turbine ay nagkakahalaga lamang ng $750 dollars para sa 1-kilowatt installation. Sinasabi rin ng tagagawa na ang mga gastos sa pagpapatakbo ay makabuluhang mas mababa kumpara sa maginoo na teknolohiyang turbine. Dahil sa maliit na sukat nito, ang sistema ay diumano'y mas ligtas para sa mga ibon at iba pang wildlife, tulad ng Ewicon safety turbine. Ang sistema ay mayroon ding kakayahang ikonekta ang ilang mga turbine sa isang generator, iyon ay, upang makatanggap ng enerhiya mula sa parehong generator.

Matagal nang umaasa ang mga mauunlad na bansa sa renewable energy sources, kabilang ang wind energy. Bilang resulta, ang kabuuang kapasidad ng lahat ng mga nuclear power plant na tumatakbo sa mundo ay bahagyang higit sa 400 libong MW, at ang kabuuang kapasidad ng mga istasyon ng hangin ay lumampas sa 500 libong MW! Gayunpaman, sa mga bansa kung saan binibigyang pansin ang enerhiya ng hangin ay walang Gazprom o RAO UES. Tulad ng pagkakabit sa isang karayom ​​ng langis... Ngunit huwag nating pag-usapan ang mga masasakit na bagay.

Kaya, sa mga bansang libre mula sa omnipotence ng mga monopolyo at ang sistema ng clan, ang mga propeller-type wind generator na may pahalang na axis ng pag-ikot ay nangingibabaw. Ang ganitong mga generator ay nangangailangan ng makapangyarihang mga tore ng suporta na may mamahaling pundasyon, na nagpapataas ng panahon ng pagbabayad. Bilang karagdagan, ang mga naturang unit ay malakas na pinagmumulan ng ingay na mababa ang dalas. Ang propeller "windmill" ay umiikot sa bilis na 15-30 revolutions lamang bawat minuto, at pagkatapos ng gearbox ang bilis ay tumataas sa 1500, bilang isang resulta ang generator shaft, na bumubuo ng kuryente, ay umiikot sa parehong bilis. Ito klasikong pamamaraan ay may mga makabuluhang disadvantages: ang gearbox ay isang kumplikado at mahal na mekanismo (hanggang sa 20% ng gastos ng buong wind generator), nangangailangan ng pana-panahong kapalit at napakabilis na maubos (tingnan).

Kaugnayan ng pagbuo ng wind turbine

Nililimitahan ng mga sitwasyong ito ang bilog ng mga mamimili at pinipilit silang maghanap ng alternatibo sa tradisyonal na wind power generators. Vertical-axis wind turbines bakal modernong kalakaran. Ang mga ito ay tahimik at hindi nangangailangan ng malalaking paggasta sa kapital; Ang mga generator ng hangin na may pahalang na axis ay inililipat sa isang proteksiyon na mode (autorotation) sa pinakamataas na bilis ng hangin, na lumalampas sa kung saan ay puno ng pagkasira ng istraktura. Sa mode na ito, ang propeller ay naka-disconnect mula sa multiplier at generator, at walang kuryente na nabuo. At ang mga rotor na may patayong axis makaranas ng makabuluhang mas mababang mga mekanikal na stress sa parehong bilis ng hangin kaysa sa mga rotor na may pahalang na axis. Bilang karagdagan, ang huli ay nangangailangan ng mga mamahaling sistema ng oryentasyon ng hangin.

Hanggang kamakailan lamang, pinaniniwalaan na para sa VAWT imposibleng makakuha ng isang koepisyent ng bilis (ang ratio ng maximum linear na bilis blades sa bilis ng hangin) ay mas malaki kaysa sa pagkakaisa. Ang sobrang malawak na interpretasyong premise na ito, totoo lang para sa ilang uri ng rotor, ay humantong sa maling konklusyon na ang maximum na paggamit ng wind energy para sa vertical-axis wind turbines ay mas mababa kaysa sa horizontal-axis propeller wind turbine, kaya naman ang ganitong uri ng wind turbine ay nasa paligid para sa halos 40 taon ay hindi binuo sa lahat. At noong 60s–70s lamang, una ng mga espesyalista sa Canada at pagkatapos ay Amerikano at Ingles, napatunayang eksperimento na ang mga konklusyong ito ay hindi naaangkop sa mga Darrieus rotor na gumagamit ng lifting force ng mga blades. Para sa mga rotor na ito, ang tinukoy na maximum na ratio ng linear na bilis ng mga gumaganang katawan sa bilis ng hangin ay umabot sa 6:1 at mas mataas, at ang koepisyent ng paggamit ng enerhiya ng hangin ay hindi mas mababa kaysa sa horizontal-axial (propeller-type) rotors. Ang isang mahalagang papel ay ginampanan din ng katotohanan na ang dami ng teoretikal na pananaliksik sa aerodynamics ng vertical-axial rotors at ang karanasan ng pagbuo at pagpapatakbo ng mga wind generator batay sa mga ito ay mas mababa kaysa sa horizontal-axial rotors.

Isang vertical-axis type wind turbine (internasyonal na pagtatalaga ng VAWT) na naiiba sa iba ay nilikha, ang kahusayan ng paggamit ng enerhiya ng hangin na kung saan ay hindi mas mababa sa pinakamahusay na wind generator sa mundo na may pahalang na axis ng pag-ikot. Ang isang makabagong, multifaceted na diskarte sa disenyo ng mga vertical wind generator ay batay, bukod sa iba pang mga bagay, sa paggamit ng isang mababang-mount, matibay na rotor, sa paligid kung saan maraming mga wing sails ang nakakabit.

Ang rotor ay nilagyan ng mga support struts ng wheeled chassis, na nagbibigay-daan sa pag-ikot nito sa isang nakapirming axis na may matatag na posisyon sa pundasyon dahil sa mga chassis wheels. Maraming mga layag at pakpak ang lumikha ng isang malaking metalikang kuwintas dahil sa mga puwersa ng aerodynamic. Ano ang dahilan kung bakit ang disenyong ito ay isang talaan para sa density ng kuryente. Ang diameter ng rotor ay maaaring 10 metro. Bukod dito, sa naturang rotor posible na mag-install ng mga pakpak na may isang lugar na higit sa 200 metro kuwadrado, na magbibigay-daan sa pagbuo ng hanggang isang daang kilowatts ng kuryente.

Mga sukat at bigat ng mga yunit

Bukod dito, ang bigat ng naturang mga yunit ay napakaliit na maaari itong mai-install sa mga bubong ng mga gusali at sa gayon ay nagbibigay sa kanila ng isang autonomous power supply. O posibleng magbigay ng kuryente sa isang bagay sa kabundukan kung saan walang linya ng kuryente. Ang pagtaas ng kapangyarihan sa isang di-makatwirang malaking halaga ay makakamit sa pamamagitan ng pagkopya ng mga naturang unit. Iyon ay, sa pamamagitan ng pag-install ng maraming katulad na mga pag-install, nakakamit namin ang kinakailangang kapangyarihan.

Teknikal na kahusayan

Tulad ng para sa teknikal na kahusayan. Ang aming prototype, na may taas na talim na 800 mm at isang transverse na dimensyon na 800 mm, sa bilis ng hangin na 11 m/s, ay nakabuo ng mekanikal na kapangyarihan na 225 W (sa 75 rpm). Kasabay nito, nakatayo ito sa taas na wala pang isang metro mula sa ibabaw ng lupa. Ayon sa mapagkukunan http://www.rktp-trade.ru, ang maihahambing na kapangyarihan (300 W) ay binuo ng isang limang-blade vertical wind turbine na naka-mount sa isang anim na metrong palo, at mayroon itong limang 1200 mm blades na naka-install sa isang kabuuang diameter ng 2,000 mm. Iyon ay, kung gagawin nating pantay ang mga lugar na tinatangay ng hangin ng mga windmill, lumalabas na ang prototype ay 2.5...3 beses na mas mahusay kaysa sa kilalang windmill, na isinasaalang-alang ang katotohanan na ang hangin malapit sa ang lupa ay mas mahina dahil sa kalapitan nito sa ibabaw ng hangganan at may malinaw na magulong kalikasan.

Batay dito, alam na ang inilarawan na analogue ay may wind energy utilization factor (WEC) na katumbas ng 0.2, maaari nating tantyahin ang prototype na WEC bilang 0.48, na mas mataas kaysa sa VAWT ng Savonius at Daria type at tumutugma sa mundo. pinakamahusay na mga sample ng horizontal-axis wind generators. Kasabay nito, ang pagkonsumo ng materyal at gastos ng prototype ay mas mababa kaysa sa mga wind turbine na naka-mount sa propeller na may mga mekanismo ng wind-orientation at isang high-mount na nacelle na may mamahaling planetary-type na step-up gearbox.

Comparative assessment ng kahusayan ng wind turbine rotors iba't ibang uri — Talahanayan 1.

Mga Bentahe ng VAWT Vertical Axis Wind Turbine

• Ang aparato ay umiikot sa parehong direksyon sa anumang direksyon ng hangin. Habang ang mga nacelles ng pahalang na wind generator ay kailangang nakatuon sa hangin, na nagpapataas ng gastos ng disenyo at binabawasan ang buhay ng serbisyo ng mga gumagalaw na bahagi ng mekanismo ng pag-on.
• Ang pagbuo ng kuryente sa VAWT ay nagsisimula sa bilis ng hangin na 5 m/s.
• Ang turbine ay may mataas na aerodynamic na kalidad ng mga blades at isang makabagong arkitektura, na nagpapahintulot dito na makamit ang isang wind energy efficiency na hindi bababa sa 47%.
• Ang turbine ay hindi nangangailangan ng pagpapanatili ng generator (annular flat linear na walang mga brush at bearings).
• Ang pagtaas ng kapangyarihan ay nakakamit sa pamamagitan ng pag-install ng mga karagdagang module.
• Ang VAWT ay walang mga paghihigpit kapag naka-install malapit sa pabahay at hindi lumilikha ng hindi katanggap-tanggap na electromagnetic at acoustic radiation. Pinapayagan nito ang mga turbin na mai-install sa loob mga pamayanan, kasama sa mga bubong maraming palapag na mga gusali nang hindi nakakasira ng mga tanawin ng landscape.
• Ang VAWT ay ganap na hindi nakakapinsala at maaaring i-install sa mga ruta ng paglilipat ng mga migratory bird.
• Ang turbine ay lumalaban sa malakas na hangin at maaaring makatiis kahit na hangin ng bagyo. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng isang mekanismo para sa awtomatikong pagbabago ng mga anggulo ng pag-atake ng mga vertical turbine blades (ang mga figure ay ipinapakita sa itaas).
• Ang VAWT ay may magaan at simpleng mga bahagi na madaling dalhin at i-install.
• Ang turbine ay protektado mula sa kidlat.

Sa ngayon, ang isang buong laki ng 3-D na modelo ng mekanikal na bahagi ng turbine ay nakumpleto na (na may taas ng vertical blades na 8 m), pati na rin ang gumaganang mga guhit ng mga bahagi at pagtitipon ng rotor at ang yunit ng pag-ikot nito natapos na. Ang mga guhit para sa electric generator at blades ay binuo na isinasaalang-alang ang maximum na pagsunod sa "presyo - kalidad" na pamantayan.

Kasama sa proyekto ang disenyo, paggawa at pagsubok ng isang full-size na sample ng VAWT (vertical blade height 8m). Pagkatapos nito ay binalak na ayusin industriyal na produksyon ang mga naturang pag-install pagkatapos na i-debug ang modelo ng piloto, kung saan ang mga naturang pag-install ay inilalagay sa mga hindi nakuryenteng lugar sa mga rural na lugar at mga gusali sa mga lungsod.

Ang mga lugar ng aplikasyon ng makabagong wind generator ay, sa prinsipyo, kapareho ng sa mga analogue nito. Iyon ay, ito ay ang pagbuo ng kuryente sa mga lugar kung saan walang nakatigil na mga mapagkukunan, gayundin kung saan ang paggamit ng iba pang mga paraan ng pagbuo ng kuryente ay hindi kumikita sa ekonomiya. Sa partikular, ito ay mga espesyal na layunin na bagay na nangangailangan ng autonomous power supply, halimbawa, mga beacon at radio beacon, mga border outpost at border post, automated meteorological at air navigation posts.

Ang patuloy na pagkaubos ng likas na yaman ay humahantong sa kani-kanina lang abala ang sangkatauhan sa paghahanap ng mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya. Ngayon, ang isang medyo malaking bilang ng mga uri ng alternatibong enerhiya ay kilala, ang isa ay ang paggamit ng lakas ng hangin.

Ang enerhiya ng hangin ay ginagamit ng mga tao mula noong sinaunang panahon, halimbawa, sa pagpapatakbo ng mga windmill. Ang pinakaunang wind generator (wind turbine), na ginamit upang makagawa ng kuryente, ay itinayo sa Denmark noong 1890. Nagsimulang gamitin ang mga naturang device sa mga kaso kung saan kinakailangan na magbigay ng kuryente sa isang lugar na mahirap maabot.

Prinsipyo ng pagpapatakbo ng wind generator:

• Ang hangin ay umiikot sa isang gulong na may mga blades, na nagpapadala ng metalikang kuwintas sa generator shaft sa pamamagitan ng isang gearbox.
• Ginagawa ng inverter ang gawain ng pag-convert ng natanggap na direktang electric current sa alternating current.
• Ang baterya ay idinisenyo upang magbigay ng boltahe sa network sa kawalan ng hangin.

Ang kapangyarihan ng isang wind turbine ay direktang nakasalalay sa diameter ng wind wheel, ang taas ng palo at ang lakas ng hangin. Sa kasalukuyan, ang mga wind generator ay ginawa na may diameter ng talim mula 0.75 hanggang 60 m o higit pa. Ang pinakamaliit sa lahat ng modernong wind turbine ay ang G-60. Ang diameter ng rotor, na may limang blades, ay 0.75 m lamang sa bilis ng hangin na 3-10 m / s, maaari itong makabuo ng kapangyarihan na 60 W ang bigat nito; Matagumpay na ginagamit ang pag-install na ito para sa pag-iilaw, pag-charge ng mga baterya at pagpapatakbo ng mga kagamitan sa komunikasyon.

Ang lahat ng mga generator ng hangin ay maaaring maiuri ayon sa ilang mga prinsipyo:

• Mga palakol ng pag-ikot.
• Bilang ng mga blades.
• Ang materyal na kung saan ginawa ang mga blades.
• Screw pitch.

Pag-uuri ayon sa axis ng pag-ikot:

• Pahalang.
• Patayo.

Ang pinakasikat ay ang mga pahalang na wind generator, ang rotation axis na kung saan ay parallel sa lupa. Ang uri na ito ay tinatawag na "windmill", ang mga talim nito ay umiikot laban sa hangin. Ang disenyo ng pahalang na wind generator ay nagbibigay para sa awtomatikong pag-ikot ng bahagi ng ulo (sa paghahanap ng hangin), pati na rin ang pag-ikot ng mga blades upang gumamit ng mababang lakas ng hangin.

Ang mga vertical wind turbine ay hindi gaanong mahusay. Ang mga blades ng naturang turbine ay umiikot parallel sa ibabaw ng lupa sa anumang direksyon at lakas ng hangin. Dahil, sa anumang direksyon ng hangin, ang kalahati ng mga wind wheel blades ay palaging umiikot laban dito, ang windmill ay nawawala ang kalahati ng kapangyarihan nito, na makabuluhang binabawasan ang kahusayan ng enerhiya ng pag-install. Gayunpaman, ang ganitong uri ng wind turbine ay mas madaling i-install at mapanatili, dahil ang gearbox at generator nito ay matatagpuan sa lupa. Ang mga disadvantages ng isang vertical generator ay: mahal na pag-install, makabuluhang mga gastos sa pagpapatakbo, at din ang katotohanan na ang pag-install ng naturang wind turbine ay nangangailangan ng maraming espasyo.

Mga generator ng hangin pahalang na uri mas angkop para sa pagbuo ng kuryente sa pang-industriya na sukat, ginagamit ang mga ito sa kaso ng paglikha ng isang sistema ng mga wind power plant. Ang mga patayo ay kadalasang ginagamit para sa mga pangangailangan ng maliliit na pribadong sakahan.

Pag-uuri ayon sa bilang ng mga blades:

• Dalawang talim.
• Tatlong talim.
• Multi-bladed (50 o higit pang mga blades).

Batay sa bilang ng mga blades, ang lahat ng mga pag-install ay nahahati sa dalawa- at tatlo- at multi-blade (50 o higit pang mga blades). Upang makabuo ng kinakailangang halaga ng kuryente, hindi ang katotohanan ng pag-ikot ang kinakailangan, ngunit maabot ang kinakailangang bilang ng mga rebolusyon.

Ang bawat talim (karagdagang) ay nagdaragdag sa kabuuang paglaban ng wind wheel, na nagpapahirap sa pag-abot sa bilis ng pagpapatakbo ng generator. Kaya, ang mga pag-install ng multi-blade ay talagang nagsisimulang umikot sa mas mababang bilis ng hangin, ngunit ginagamit ang mga ito sa mga kaso kung saan mahalaga ang katotohanan ng pag-ikot, tulad ng, halimbawa, kapag nagbobomba ng tubig. Ang mga wind generator na may malaking bilang ng mga blades ay halos hindi ginagamit upang makabuo ng kuryente. Bilang karagdagan, hindi inirerekumenda na mag-install ng isang gearbox sa kanila, dahil ito ay kumplikado sa disenyo at ginagawang hindi gaanong maaasahan.

Pag-uuri ayon sa mga materyales ng talim:

• Mga wind generator na may matibay na talim.
• Naglalayag na mga generator ng hangin.

Dapat tandaan na ang mga sail blades ay mas simple sa paggawa at samakatuwid ay mas mura kaysa sa matibay na metal o fiberglass. Gayunpaman, ang gayong pagtitipid ay maaaring magresulta sa mga hindi inaasahang gastos. Kung ang diameter ng wind wheel ay 3 m, pagkatapos ay sa bilis ng generator na 400-600 rpm, ang dulo ng talim ay umabot sa bilis na 500 km / h. Isinasaalang-alang ang katotohanan na ang hangin ay naglalaman ng buhangin at alikabok, ang katotohanang ito ay isang seryosong pagsubok kahit na para sa mga matitigas na blades, na, sa ilalim ng matatag na mga kondisyon ng operasyon, ay nangangailangan ng taunang pagpapalit ng anti-corrosion film na inilapat sa mga dulo ng mga blades. Kung hindi mo na-update ang anti-corrosion film, ang matigas na talim ay unti-unting magsisimulang mawala ang mga katangian ng pagganap nito.

Ang mga blades na uri ng layag ay nangangailangan ng kapalit hindi isang beses sa isang taon, ngunit kaagad pagkatapos mangyari ang unang malubhang hangin. Samakatuwid, ang autonomous power supply, na nangangailangan ng makabuluhang pagiging maaasahan ng mga bahagi ng system, ay hindi isinasaalang-alang ang paggamit ng sail-type blades.

Pag-uuri ayon sa propeller pitch:

• Nakapirming propeller pitch.
• Variable propeller pitch.

Siyempre, pinapataas ng variable propeller pitch ang hanay ng epektibong bilis ng pagpapatakbo ng wind generator. Gayunpaman, ang pagpapakilala ng mekanismong ito ay humahantong sa isang komplikasyon ng disenyo ng talim, isang pagtaas sa bigat ng wind wheel, at binabawasan din ang pangkalahatang pagiging maaasahan ng wind turbine. Ang kinahinatnan nito ay ang pangangailangan na palakasin ang istraktura, na humahantong sa isang makabuluhang pagtaas sa gastos ng system hindi lamang sa panahon ng pagkuha, kundi pati na rin sa panahon ng operasyon.

Ang mga modernong wind generator ay mga high-tech na produkto na ang kapangyarihan ay mula 100 hanggang 6 MW. Ang mga wind turbine ng mga makabagong disenyo ay ginagawang posible na epektibong magamit ang enerhiya ng pinakamahina na hangin - mula sa 2 m/s. Sa tulong ng mga wind generator, ngayon posible na matagumpay na malutas ang mga problema ng supply ng kuryente sa isla o mga lokal na pasilidad ng anumang kapasidad.

Mga wind turbine

Mga uri ng wind turbine. Mga bagong disenyo at teknikal na solusyon

Ang enerhiya ng hangin ay humanga sa pagkakaiba-iba nito at hindi pangkaraniwang disenyo mga disenyo ng wind generator. Ang mga kasalukuyang disenyo ng mga wind generator, pati na rin ang mga iminungkahing proyekto, ay naglalagay ng enerhiya ng hangin sa labas ng kumpetisyon sa mga tuntunin ng pagka-orihinal ng mga teknikal na solusyon kumpara sa lahat ng iba pang mga mini-energy complex na tumatakbo gamit ang renewable energy sources.

Sa kasalukuyan, mayroong maraming iba't ibang mga konseptong disenyo ng wind generators, na maaaring nahahati sa dalawang pangunahing uri batay sa uri ng wind wheels (rotors, turbines, propellers). Ito ay mga wind turbine na may pahalang na axis ng pag-ikot (vane) at may patayong axis (rotary, tinatawag na H-shaped turbines).

Mga wind turbine na may pahalang na axis ng pag-ikot

Mga wind turbine na may pahalang na axis ng pag-ikot. Sa mga windmill na may pahalang na axis ng pag-ikot, ang rotor shaft at generator ay matatagpuan sa tuktok, at ang sistema ay dapat na nakadirekta patungo sa hangin. Ang mga maliliit na wind turbine ay ginagabayan gamit ang mga wind vane system, habang ang mas malalaking (industriyal) na mga instalasyon ay may mga wind sensor at servos na nagpapaikot sa axis ng pag-ikot sa hangin. Karamihan sa mga pang-industriya na wind turbine ay nilagyan ng mga gearbox na nagpapahintulot sa system na mag-adjust sa kasalukuyang bilis ng hangin. Dahil sa ang katunayan na ang palo ay lumilikha ng magulong daloy sa likod nito, ang wind wheel ay karaniwang nakatuon sa direksyon laban sa daloy ng hangin. Ang mga blades ng wind wheel ay ginawang sapat na malakas upang maiwasan ang mga ito na madikit sa palo mula sa malakas na bugso ng hangin. Ang mga wind turbine ng ganitong uri ay hindi nangangailangan ng pag-install ng karagdagang mga mekanismo ng oryentasyon ng hangin.

Wind wheel na may pahalang na axis

Maaaring gumawa ng wind wheel gamit ang ibang bilang ng mga blades: mula sa single-bladed wind generators na may mga counterweight hanggang sa multi-bladed (na may bilang ng mga blades hanggang 50 o higit pa). Mga gulong ng hangin na may pahalang na axis Ang mga pag-ikot ay minsan ay ginagawa sa isang nakapirming direksyon, i.e. hindi sila maaaring umikot tungkol sa isang patayong axis na patayo sa direksyon ng hangin. Ang ganitong uri ng wind generator ay ginagamit lamang kapag mayroong isang nangingibabaw na direksyon ng hangin. Sa karamihan ng mga kaso, ang sistema kung saan ang wind wheel ay naka-attach (ang tinatawag na ulo) ay umiinog, na nakatuon sa direksyon ng hangin. Ang mga maliliit na wind generator ay gumagamit ng mga palikpik ng buntot para sa layuning ito, habang ang mga mas malaki ay gumagamit ng electronics upang kontrolin ang oryentasyon.

Upang limitahan ang bilis ng pag-ikot ng wind wheel sa mataas na bilis ng hangin, maraming mga pamamaraan ang ginagamit, kabilang ang pag-install ng mga blades sa isang feathered na posisyon, gamit ang mga balbula na nakatayo sa mga blades o umiikot sa kanila, atbp. Ang mga blades ay maaaring direkta naayos sa generator shaft, o ang isang metalikang kuwintas ay maaaring mailipat mula sa rim nito sa pamamagitan ng pangalawang baras sa isang generator o iba pang gumaganang makina.

Kasalukuyang taas ng palo pang-industriyang wind generator nag-iiba sa hanay mula 60 hanggang 90 m Ang wind wheel ay gumagawa ng 10-20 na pagliko bawat minuto. Ang ilang mga system ay may switchable gearbox na nagbibigay-daan sa wind wheel na umikot nang mas mabilis o mas mabagal depende sa bilis ng hangin, habang pinapanatili ang power generation. Ang lahat ng mga modernong wind generator ay nilagyan ng posibleng awtomatikong stop system kung sakaling sobra malakas na hangin.

Ang mga pangunahing bentahe ng horizontal axis ay ang mga sumusunod: variable pitch ng turbine blades, na nagpapahintulot sa maximum na paggamit ng wind energy depende sa atmospheric na kondisyon; ang isang mataas na palo ay nagpapahintulot sa iyo na "maabot" ang mas malakas na hangin; mataas na kahusayan dahil sa direksyon ng wind wheel na patayo sa hangin.

Kasabay nito, ang pahalang na axis ay may ilang mga disadvantages. Kabilang sa mga ito ang mga matataas na palo hanggang sa 90 m ang taas at mahahabang talim na mahirap dalhin, ang kalakhan ng palo, ang pangangailangan na idirekta ang axis sa hangin, atbp.

Mga wind engine na may vertical axis ng pag-ikot. Ang pangunahing bentahe ng naturang sistema ay hindi na kailangang ituro ang axis patungo sa hangin, dahil ang wind turbine ay gumagamit ng hangin na nagmumula sa anumang direksyon. Bilang karagdagan, ang disenyo ay pinasimple at ang mga gyroscopic load ay nabawasan, na nagiging sanhi ng karagdagang stress sa mga blades, gear system at iba pang mga elemento ng mga pag-install na may pahalang na axis ng pag-ikot. Ang ganitong mga pag-install ay lalong epektibo sa mga lugar na may variable na hangin. Ang mga vertical-axial turbine ay gumagana sa mababang bilis ng hangin at anumang direksyon ng hangin na walang oryentasyon sa hangin, ngunit may mababang kahusayan.

Ang may-akda ng ideya ng paglikha ng turbine na may patayong axis ng pag-ikot (H-shaped turbine) ay ang French engineer na si George Jean Marie Darius (Jean Marie Darier). Ang ganitong uri ng wind generator ay na-patent noong 1931. Hindi tulad ng horizontal-axis turbines, ang H-shaped turbines ay "nakakakuha" ng hangin habang nagbabago ito ng direksyon nang hindi binabago ang posisyon ng rotor mismo. Samakatuwid, ang mga wind generator ng ganitong uri ay walang "buntot" at mukhang isang bariles. Ang rotor ay may vertical axis ng pag-ikot at binubuo ng dalawa hanggang apat na curved blades.

Ang mga blades ay bumubuo ng isang spatial na istraktura na umiikot sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersa ng pag-aangat na nagmumula sa mga blades mula sa daloy ng hangin. Sa rotor ng Daria, ang koepisyent ng paggamit ng enerhiya ng hangin ay umabot sa mga halaga na 0.300.35. Kamakailan lamang, ang pag-unlad ay isinagawa sa isang Darrieus rotary engine na may mga tuwid na blades. Ngayon ang Darrieus wind generator ay maaaring isaalang-alang bilang pangunahing katunggali ng vane-type wind generators.

Ang pag-install ay may medyo mataas na kahusayan, ngunit lumilikha ito ng malubhang pagkarga sa palo. Ang sistema ay mayroon ding malaking panimulang metalikang kuwintas, na mahirap mabuo ng hangin. Kadalasan ito ay ginagawa ng panlabas na impluwensya.

Ang isa pang uri ng wind wheel ay ang Savonius rotor, na nilikha ng Finnish engineer na si Sigurt Savonius noong 1922. Ang torque ay nangyayari kapag ang hangin ay dumadaloy sa paligid ng rotor dahil sa iba't ibang resistensya ng convex at concave na bahagi ng rotor. Ang gulong ay simple, ngunit may napakababang salik sa paggamit ng enerhiya ng hangin - 0.1-0.15 lamang.

Ang pangunahing bentahe ng vertical wind generators ay hindi nila kailangan ng wind orientation mechanism. Ang kanilang generator at iba pang mga mekanismo ay matatagpuan sa isang mababang taas malapit sa base. Ang lahat ng ito ay makabuluhang pinapasimple ang disenyo. Ang mga gumaganang elemento ay matatagpuan malapit sa lupa, na ginagawang mas madaling mapanatili ang mga ito. Ang mababang minimum na bilis ng hangin sa pagpapatakbo (2-2.5 m/s) ay gumagawa ng mas kaunting ingay.

Gayunpaman, ang isang seryosong disbentaha ng mga wind turbine na ito ay isang makabuluhang pagbabago sa mga kondisyon ng daloy sa paligid ng pakpak sa isang pag-ikot ng rotor, na paulit-ulit na cyclically sa panahon ng operasyon. Dahil sa pagkawala ng pag-ikot laban sa daloy ng hangin, karamihan sa mga wind turbine na may patayong axis ng pag-ikot ay halos kalahating kasing episyente ng mga may pahalang na axis.

Ang paghahanap para sa mga bagong solusyon sa enerhiya ng hangin ay nagpapatuloy, at mayroon nang mga orihinal na imbensyon, halimbawa, isang turbosail. Ang wind generator ay naka-mount sa anyo ng isang mahabang vertical pipe na 100 m ang taas, kung saan, dahil sa gradient ng temperatura sa pagitan ng mga dulo ng pipe, ang isang malakas na daloy ng hangin ay nangyayari. Ang electric generator mismo, kasama ang turbine, ay iminungkahi na mai-install sa isang tubo, bilang isang resulta kung saan ang daloy ng hangin ay matiyak ang pag-ikot ng turbine. Tulad ng ipinapakita ng kasanayan sa pagpapatakbo ng naturang mga wind generator, pagkatapos paikutin ang turbine at espesyal na pag-init ng hangin sa ibabang gilid ng tubo, kahit na sa isang tahimik na hangin (at kalmado), ang isang malakas at matatag na daloy ng hangin ay itinatag sa pipe. . Ginagawa nitong may pag-asa ang mga wind turbine, ngunit sa mga hindi nakatira na lugar lamang (kapag tumatakbo, ang naturang halaman ay sumisipsip hindi lamang ng maliliit na bagay, kundi pati na rin ang malalaking hayop sa tubo). Ang mga pag-install na ito ay napapalibutan ng isang espesyal na proteksiyon na mesh, at ang control system ay matatagpuan sa isang sapat na distansya.

Turbosail

Ang mga eksperto ay nagtatrabaho sa paglikha ng isang espesyal na aparato para sa wind compaction - isang diffuser (wind energy compactor). Sa paglipas ng isang taon, ang isang wind turbine ng ganitong uri ay namamahala upang "mahuli" ng 4-5 beses na mas maraming enerhiya kaysa sa isang maginoo. Ang mataas na bilis ng pag-ikot ng wind wheel ay nakakamit gamit ang isang diffuser. Sa makitid na bahagi nito, ang daloy ng hangin ay lalong mabilis, kahit na may medyo mahinang hangin.

Wind generator na may diffuser

Tulad ng nalalaman, ang bilis ng hangin ay tumataas sa taas, na lumilikha ng higit pa kanais-nais na mga kondisyon para sa paggamit ng mga wind generator. Ang mga saranggola ay naimbento sa China humigit-kumulang 2,300 taon na ang nakalilipas. Ang ideya ng paggamit ng saranggola upang iangat ang isang wind generator sa isang taas ay unti-unting naisasakatuparan.

Ang mga Swiss designer mula sa kumpanyang Etra ay nagpakita ng isang bagong disenyo ng mga inflatable na saranggola na maaaring magtaas ng hanggang 100 kg na may bigat ng pakpak na 2.5 kg. Magagamit ang mga ito para sa pag-install sa mga sasakyang pandagat at pag-angat ng mga wind turbine sa matataas na lugar (hanggang 4 km). Noong 2008, ang isang katulad na sistema ay nasubok sa panahon ng paglalayag ng Beluga SkySails container ship mula Germany patungong Venezuela (ang matitipid sa gasolina ay umabot sa mahigit $1,000/araw).

Halimbawa, sa Hamburg, ang kumpanya ng Beluga Shipping ay nag-install ng naturang sistema sa diesel bulk carrier na Beluga SkySails. Ang isang saranggola sa anyo ng isang paraglider na may sukat na 160 m2 ay tumataas sa hangin sa taas na hanggang 300 m dahil sa lakas ng pag-angat ng hangin. Ang paraglider ay nahahati sa mga compartment kung saan, sa utos ng isang computer, ang hangin ay ibinibigay sa pamamagitan ng nababanat na mga tubo. naka-compress na hangin. Plano ng kumpanya ng Beluga SkySails na magbigay ng mga 400 cargo ship na may ganitong sistema sa 2013.

Mga wind head na "Windcatcher"

Ang disenyo ng ulo ng hangin na "Vetrolov" ay may isang kawili-wiling solusyon. Ang umiikot na pabahay ng generator ay ginawang medyo mahaba (mga 0.5 m), sa gitnang bahagi (sa pagitan mula sa generator flange hanggang sa mga blades) mayroong isang mekanismo para sa pagtitiklop ng mga blades. Ayon sa prinsipyo ng operasyon, ito ay katulad ng mekanismo ng pagbubukas ng isang awtomatikong payong, at ang mga blades ay kahawig ng pakpak ng isang hang glider. Upang matiyak na ang mga blades ay hindi nakasandal sa isa't isa sa panahon ng natitiklop, ang kanilang mga pangkabit na palakol ay bahagyang na-offset. Apat na talim (sa pamamagitan ng isa) ang papasok, at apat ang palabas. Pagkatapos ng pagtitiklop, ang drag area ng windmill ay nabawasan ng halos apat na beses, at ang koepisyent aerodynamic drag- halos dalawa.

Ang isang "pamatok" na may patayong axis ng pag-ikot ay naka-install sa itaas na bahagi ng suporta ng windmill. Sa isang dulo ay may wind generator, sa kabilang dulo ay may counterweight. Sa mahinang hangin, ang wind generator ay nakataas sa itaas ng itaas na antas ng suporta sa pamamagitan ng isang counterweight, at ang axis ng wind turbine ay pahalang. Habang tumataas ang hangin, tumataas ang presyon sa wind wheel at nagsisimula itong bumagsak, na umiikot sa isang pahalang na axis. Ito ay kung paano gumagana ang isa pang sistema ng "pagtakas" mula sa malakas na hangin. Ang disenyo ay nagpapahintulot sa mga rocker arm na mapalawak upang ang mga wind generator ay naka-install sa likod ng isa. Ito ay lumalabas na isang uri ng garland ng magkaparehong mga module, na sa mahinang hangin ay nakatayo sa itaas ng isa, at sa malakas na hangin ay bumaba sila, "nagtatago" sa "wind shadow" ng wind wheel. Kasama rin dito ang kakayahan ng system na umangkop sa panlabas na pagkarga.

Wind generator Eolic

Ang mga designer na sina Marcos Madia, Sergio Oashi at Juan Manuel Pantano ay nakabuo ng Eolic portable wind generator. Tanging mga aluminum at carbon fiber na materyales ang ginamit sa paggawa ng device. Kapag na-assemble, ang Eolic turbine ay may haba na humigit-kumulang 170 cm. Ang wind generator na ito ay maaaring nakatiklop para dalhin.

Designer wind generator Revolution Air

Ngayon maraming mga proyekto sa disenyo at pagpapaunlad. Kaya, nilikha ng French designer na si Philippe Starck ang Revolution Air wind generator. Ang disenyo ng proyekto ng windmill ay tinatawag na "Democratic Ecology".

Wind generator Energy Ball

Isang internasyonal na grupo ng mga designer at inhinyero ang Home-energy ang nagpakita ng kanilang produkto - ang Energy Ball wind generator. Ang pangunahing tampok ng bagong produkto ay ang pag-aayos ng mga blades dito tulad ng isang globo. Ang lahat ng mga ito ay konektado sa rotor sa magkabilang dulo. Kapag ang hangin ay dumaan sa kanila, humihip ito parallel sa rotor, na nagpapataas ng kahusayan ng generator. Ang Energy Ball ay maaaring gumana kahit na sa napakababang bilis ng hangin at gumagawa ng mas kaunting ingay kaysa sa mga nakasanayang wind turbine.

Tretyakov wind generator

Isang kakaibang wind turbine ang nilikha ng mga designer mula sa Samara. Kapag ginamit sa isang urban na kapaligiran, ito ay mas mura, mas matipid at mas malakas kaysa sa mga European counterparts nito. Ang Tretyakov wind generator ay isang air intake na kumukuha ng kahit medyo mahinang daloy ng hangin. Ang bagong produkto ay nagsisimulang makabuo ng kapaki-pakinabang na enerhiya sa bilis na 1.4 m/s. Bilang karagdagan, hindi kinakailangan ang mamahaling pag-install: ang pag-install ay maaaring mai-install sa isang gusali, palo, tulay, atbp. Ito ay may taas na 1 m at haba ng 1.4 m Ang kahusayan ay pare-pareho - mga 52%. Ang kapangyarihan ng pang-industriya na aparato ay 5 kW. Sa layo na 2 m, ang ingay mula sa wind farm ay mas mababa sa 20 dB (para sa paghahambing: ang ingay ng fan ay mula 30 hanggang 50 dB).

Ang kumpanyang Amerikano na Wind Tronics mula sa Michigan ay nakabuo ng isang compact wind turbine para magamit sa mga pribadong sambahayan. Ang developer ng teknolohiya ay Wind Tronics, at ang higanteng pagmamanupaktura ng Honeywell ay nagsimulang gumawa ng mga wind turbine. Kasama sa disenyo ang walang pinsala sa kapaligiran.

Gumagamit ang pag-install na ito ng Blade Tip Power System (BTPS) turbine impeller, na nagbibigay-daan sa wind generator na gumana sa mas malawak na hanay ng bilis ng hangin, habang binabawasan din ang mechanical drag at turbine weight. Nagsisimulang umikot ang Wind Tronics sa bilis ng hangin na 0.45 m/s lamang at gumagana hanggang sa bilis na 20.1 m/s! Ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang naturang turbine ay bumubuo ng kuryente sa average na 50% na mas madalas at mas mahaba kaysa sa tradisyonal na wind generators. Sa pamamagitan ng paraan, ang automation na may anemometer na patuloy na nakakonekta dito ay sinusubaybayan ang bilis at direksyon ng hangin. Kapag naabot ang pinakamataas na bilis ng pagpapatakbo, ang turbine ay lumiliko lamang sa hangin na may naka-streamline na bahagi. Ang automation ng system ay agad na tumutugon sa nagyeyelong ulan na maaaring magdulot ng icing. Ang teknolohiya ay na-patent na sa mahigit 120 bansa.

Ang interes sa maliliit na wind turbine ay lumalaki sa buong mundo. Marami sa mga kumpanyang nagtatrabaho upang malutas ang problemang ito ay naging matagumpay sa paglikha ng kanilang sariling orihinal na mga solusyon.

Ang kumpanya ng Optiwind ay gumagawa ng mga orihinal na wind turbine na Optiwind 300 (300 kW, gastos - 75 libong euro) at Optiwind 150 (150 kW, gastos - 35 libong euro). Ang mga ito ay dinisenyo para sa sama-samang pagtitipid ng enerhiya sa mga nayon at sakahan (Larawan 12). Ang pangunahing ideya ay upang mangolekta ng enerhiya ng hangin gamit ang mga nakasalansan na istruktura ng ilang mga turbine sa isang disenteng taas. Ang Optiwind 300 ay nilagyan ng 61-meter tower, ang accelerator platform ay 13 m ang lapad, at ang diameter ng bawat turbine ay 6.5 m.

Ang disenyo ng GEDAYC turbine ay may hindi pangkaraniwang hitsura (Larawan 13). Ang mababang timbang ay nagpapahintulot sa turbine na epektibong iikot ang electric generator sa bilis ng hangin na 6 m/s. Ang bagong disenyo ng talim ay gumagamit ng prinsipyong katulad ng "system" saranggola. Ang GEDAYC turbines ay na-install na sa tatlong 500 kW wind turbine na nagbibigay ng enerhiya sa mga minahan. Ang pag-install ng GEDAYC turbines at ang kanilang trial operation ay nagpakita na salamat sa bagong disenyo ang mga turbine ay mas magaan, mas maginhawa sa transportasyon at mas madaling mapanatili.

Ang Earth Tronics ay nakabuo ng isang bagong uri ng "home" wind turbine mula sa Honeywell. Ginagawang posible ng system na makabuo ng kuryente sa mga dulo ng mga blades, at hindi sa axis (tulad ng nalalaman, ang bilis ng pag-ikot ng mga tip ng mga blades ay mas mataas kaysa sa bilis ng pag-ikot ng axis). Kaya, ang Honeywell turbine ay hindi gumagamit ng isang gearbox at generator, tulad ng sa maginoo na wind generators, na pinapasimple ang disenyo, binabawasan ang timbang nito at ang threshold ng bilis ng hangin kung saan ang wind generator ay nagsisimulang gumawa ng kuryente.

Isang pilot project ng wind generator na may magnetic levitation ang ginawa sa China. Ginawang posible ng magnetic suspension na bawasan ang panimulang bilis ng hangin sa 1.5 m/s at, nang naaayon, dagdagan ang kabuuang output ng generator sa taon ng 20%, na dapat bawasan ang halaga ng nabuong kuryente.

Ang Maglev Wind Turbine Technologies na nakabase sa Arizona ay naglalayon na gumawa ng Maglev Turbine vertical axis wind turbine na may maximum na kapasidad na 1 GW. Ang kakaibang modelo ng wind turbine na ito ay mukhang isang mataas na gusali, ngunit maliit ito kaugnay sa kapangyarihan nito. Ang isang Maglev turbine ay maaaring magbigay ng enerhiya sa 750 libong mga tahanan at sumasaklaw sa isang lugar (kabilang ang exclusion zone) na humigit-kumulang 40 ektarya. Ang turbine na ito ay naimbento ng imbentor na si Ed Mazur, tagapagtatag ng MWTT. Ang Maglev Turbine ay lumulutang sa isang magnetic levitation. Pangunahing bahagi bagong pag-install na matatagpuan sa antas ng lupa, mas madaling mapanatili ang mga ito. Sa teorya, ang bagong turbine ay gumagana nang normal kapwa sa napakahinang hangin at sa napakalakas na hangin (mahigit sa 40 m/s). Ang kumpanya ay nagnanais na magbukas ng mga sentrong pang-agham at pang-edukasyon malapit sa mga turbina nito.

Kapag pinag-aaralan ang malikhaing pamana ng makinang na Russian engineer na si Vladimir Shukhov (1853-1939), ang mga espesyalista mula sa Inbitek-TI LLC ay nakakuha ng pansin sa kanyang mga ideya sa paggamit ng steel rod hyperboloids sa arkitektura at konstruksyon.

Hyperboloid type wind turbine

Ang potensyal ng naturang mga istruktura ngayon ay hindi pa ganap na pinag-aralan o ginalugad. Alam din na tinawag ni Shukhov ang kanyang trabaho sa hyperboloids na "pananaliksik." Batay sa kanyang mga ideya, ang pagbuo ng rotor-type wind generators ng isang ganap na bagong disenyo ay lumitaw. Ang disenyong ito ay gagawing posible na makabuo ng kuryente kahit na sa napakababang bilis ng hangin. Upang magsimula mula sa pahinga, kinakailangan ang bilis ng hangin na 1.4 m/s. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng levitation effect ng wind generator rotor. Ang isang wind generator ng ganitong uri ay maaaring magsimulang magtrabaho kahit na sa tumataas na agos ng hangin, na kadalasang nangyayari sa tabi ng isang ilog, lawa, o latian.

Mobile Wind Turbine

Isa pang kawili-wiling proyekto - ang Mobile Wind Turbine wind generator - ay binuo ng mga designer ng Pope Design studio (Larawan 17). Ito ay isang mobile wind generator na matatagpuan sa base trak. Upang mapatakbo ang Mobile Wind Turbine, isang operator-driver lang ang kailangan. Ang wind generator na ito ay maaaring gamitin sa mga natural na disaster zone, sa panahon ng emergency response, at kapag nagpapanumbalik ng imprastraktura.

Ang kasalukuyang estado ng enerhiya ng hangin, ang mga iminungkahing disenyo at teknikal na solusyon ng mga wind generator at "wind compactors" ay ginagawang posible na lumikha ng mga mini-wind power plant para sa pribadong paggamit halos lahat ng dako. Ang bilis ng threshold para sa pagsisimula ng wind generator ay makabuluhang nabawasan salamat sa mga teknikal na pag-unlad na ang mga tagapagpahiwatig ng timbang at laki ng mga wind turbine ay bumababa din. Ito ay nagpapahintulot sa iyo na magpatakbo ng mga wind power plant sa mga kondisyon ng "tahanan".

Mga uri ng wind turbine

Ang mga mineral na nakuha mula sa kailaliman ng lupa at ginagamit ng sangkatauhan bilang mga mapagkukunan ng enerhiya, sa kasamaang-palad, ay hindi walang limitasyon. Bawat taon ang kanilang halaga ay tumataas, na ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagbaba sa mga antas ng produksyon. Ang isang alternatibo at lumalaking opsyon sa supply ng enerhiya ay wind power plants para sa bahay. sila nagpapahintulot sa iyo na i-convert ang enerhiya ng hangin sa AC , na ginagawang posible na ibigay ang lahat ng mga de-koryenteng pangangailangan ng anumang mga gamit sa bahay. Ang pangunahing bentahe ng naturang mga generator ay ang kanilang ganap na pagkamagiliw sa kapaligiran, pati na rin ang libreng paggamit ng kuryente para sa isang walang limitasyong bilang ng mga taon. Ano ang iba pang mga pakinabang ng wind generator para sa bahay, pati na rin ang mga tampok ng operasyon nito, ay tatalakayin pa.

Kahit na ang mga sinaunang tao ay napansin na ang hangin ay maaaring maging isang mahusay na katulong sa pagsasagawa ng maraming gawain. Mga windmill, na naging posible upang gawing harina ang butil nang hindi gumagasta ng kanilang sariling enerhiya, ang naging mga tagapagtatag ng mga unang generator ng hangin.

Ang mga wind power plant ay binubuo ng ilang mga generator na may kakayahang tumanggap, mag-convert at mag-imbak ng enerhiya ng hangin sa alternating current. Madali silang makapagbibigay ng kuryente sa buong bahay na wala saan.