Rüzgar enerjisi tüm dünyada aktif olarak gelişiyor ve bunun şu anda en umut verici alternatif enerji alanlarından biri olduğu hiç kimse için bir sır değil. 2014 yılının ortalarında, dünyada kurulu tüm rüzgar türbinlerinin toplam kapasitesi 336 gigawatt idi ve en büyük ve en güçlü dikey üç kanatlı rüzgar türbini Vestas-164, 2014'ün başlarında Danimarka'da kuruldu ve piyasaya sürüldü. Gücü 8 megawatt'a ulaşır ve bıçak açıklığı 164 metredir.

Genel olarak kanat türbinleri ve rüzgar türbinleri üretmenin uzun vadeli teknolojisine rağmen, birçok meraklı teknolojiyi geliştirmek, verimliliğini artırmak ve olumsuz faktörleri azaltmak için çabalıyor.

Bildiğiniz gibi, rüzgar akışının enerji kullanım katsayısı en iyi ihtimalle %30'a ulaşır, oldukça gürültülüdürler ve yakındaki bölgelerin doğal ısı dengesini bozarlar, geceleri yüzey hava tabakasının sıcaklığını arttırırlar. Ayrıca kuşlar için çok tehlikelidirler ve önemli alanları işgal ederler.

Alternatifler nelerdir? Aslında modern mucitlerin yaratıcılığı sınır tanımıyor ve birçok farklı alternatif icat edildi.

Sektörde dikkat çeken en sıra dışı 5 rüzgar türbini alternatifine bir göz atalım.

2010 yılından bu yana, Massachusetts Araştırma Enstitüsü merkezli Amerikan şirketi Altaeros Energies, yeni nesil rüzgar türbinleri geliştiriyor. Yeni tip rüzgar türbinleri, geleneksel rüzgar türbinlerinin ulaşamayacağı 600 metreye kadar irtifalarda çalışacak şekilde tasarlandı. O kadar yüksek irtifalardadır ki, dünyanın yüzeyine yakın rüzgarlardan 5-8 kat daha güçlü olan en güçlü rüzgarlar sürekli olarak eser.

Jeneratör, yatay bir eksene üç kanatlı bir türbinin monte edildiği helyumla pompalanan bir zeplin benzeri şişirilebilir bir yapıdır. Böyle bir rüzgar jeneratörü, 2014 yılında Alaska'da 18 ay boyunca test edilmek üzere yaklaşık 300 metre yükseklikte piyasaya sürüldü.

Geliştiriciler, bu teknolojinin, Alaska'daki normal rüzgar enerjisi maliyetinin yarısı olan, kilovat saat başına 18 sent maliyetle elektrik üreteceğini garanti ediyor. Gelecekte, bu tür jeneratörler dizel enerji santrallerinin yerini alabilir ve sorunlu alanlarda uygulama bulabilir.

Gelecekte, bu cihaz sadece bir elektrik jeneratörü değil, aynı zamanda bir meteoroloji istasyonunun bir parçası ve ilgili altyapıdan uzak alanlarda internet sağlamanın uygun bir yolu olacak.

Kurulduktan sonra, böyle bir sistem personelin varlığını gerektirmez, geniş bir alanı kaplamaz ve neredeyse sessizdir. Uzaktan izlenebilir ve sadece 1-1,5 yılda bir bakım gerektirir.

Bir rüzgar çiftliği için alışılmadık bir tasarımın yaratılması için bir başka ilginç çözüm, Birleşik Arap Emirlikleri'nde uygulanıyor. Abu Dabi'den çok uzakta olmayan Madsar şehri, geliştiriciler tarafından "Windstalk" olarak adlandırılan oldukça sıra dışı bir rüzgar çiftliği inşa etmeyi planladıkları yapım aşamasındadır.

Projenin tasarımını geliştiren New York merkezli tasarım şirketi Atelier DNA'nın kurucusu, ana fikrin doğada elektrik üretmeye hizmet edebilecek kinetik bir model bulmak olduğunu ve böyle bir modelin bulunduğunu söyledi. Her biri yaklaşık 55 metre yüksekliğinde, 20 metre genişliğinde beton temelli 1203 karbon fiber çubuk 10 metre arayla kurulacak.

Saplar kauçukla güçlendirilecek ve tabanda yaklaşık 30 cm genişliğe sahip olacak ve yukarı doğru 5 santimetreye kadar daralacaktır. Bu tür her bir gövde, basınca maruz kaldığında bir elektrik akımı üreten bir piezoelektrik malzemeden yapılmış alternatif elektrot katmanları ve seramik diskler içerecektir.

Saplar rüzgarda sallanırken, diskler büzüşecek ve bir elektrik akımı üretecek. Rüzgar türbini kanatlarından ses gelmiyor, kuş zayiatı yok, rüzgardan başka bir şey yok.

Fikir, bataklıkta sallanan sazları gözlemlemekten doğdu.

Atelier DNA'dan Windstalk, yenilenebilir kaynaklardan enerji üretebilen, uluslararası alanda uygulanan en iyi sanat eserini seçmek için Madsar sponsorluğundaki Land Art Generator yarışmasında ikinci oldu.

Bu olağandışı rüzgar çiftliğinin kapladığı alan 2,6 hektarlık bir alanı kaplayacak ve kapasite açısından aynı alanı işgal eden geleneksel bir rüzgar jeneratörüne tekabül edecektir. Sistem, geleneksel mekanik sistemlerde bulunan sürtünme kayıplarının olmaması nedeniyle verimlidir.

Her bir milin tabanına, Cambridge, Massachusetts'te geliştirilen Levant Power sistemine benzer bir amortisör ve silindir sistemi kullanarak gövdeden gelen torku dönüştüren bir jeneratör kurulacak.

Rüzgar sabit olmadığı için, rüzgar olmadığında bile depolanan enerjinin tüketilebilmesi için bir enerji depolama sistemi kullanılacak, proje personelini açıklayın.

Her gövdenin tepesine, parlaklığı doğrudan rüzgarın gücüne ve o anda üretilen elektrik miktarına bağlı olacak bir LED el feneri kurulacaktır.

Rüzgar sapı düzensiz çalışacak, bu da elemanların geleneksel kanatlı rüzgar türbinleriyle mümkün olandan çok daha yakın konumlandırılmasına izin verecektir.

Benzer bir sistemin su altında baş aşağı olacağı okyanus akıntılarının ve dalgaların enerjisini dönüştürmek için benzer bir Wavestalk projesi geliştiriliyor.

Tunus merkezli Saphon Energy tarafından geliştirilen proje, kanatsız bir rüzgar jeneratörü olan Windstalk gibi ancak bu sefer yelken tipi bir tasarım.

Uydu çanağı şeklindeki bu sessiz jeneratöre Saphonian denir. Dönen parçası yoktur ve tamamen kuş güvenlidir. Jeneratör ekranı rüzgarın etkisi altında ileri geri hareket ederek hidrolik sistemde titreşimler oluşturur.

Projenin amacı, rüzgar akışının kullanımıyla ilgili olarak rüzgar jeneratörlerinin özelliklerini iyileştirmektir. Rüzgar, kelimenin tam anlamıyla, kanatları, rotorları, dişlileri yokken, hareketi altında ileri geri hareketler yapan yelkene bağlanır. Bu etkileşim, pistonları kullanarak daha fazla kinetik enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürmenizi sağlar.

Enerji, hidrolik akümülatörlerde depolanabilir veya bir jeneratör vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülebilir veya bir mekanizmayı döndürmek için kullanılabilir. Geleneksel rüzgar jeneratörleri %30 verimliliğe sahipse, bu yelken tipi jeneratör %80'in tamamını verir. Verimliliği, kanat tipi rüzgar türbinlerinden 2,3 kat daha fazladır.

Bir rüzgar türbininde (kanatlar, göbekler, dişli kutuları) olduğu gibi pahalı bileşenlerin bulunmaması nedeniyle, Saphonian örneğinde ekipman maliyetleri %45'e kadar azaltılır.

Saphonian'ın aerodinamik şekli, türbülanslı rüzgar akımlarının yelken gövdesi üzerinde çok az etkisi olması ve aerodinamik kuvvetin sadece artması avantajına sahiptir. Türbülans nedeniyle rüzgar türbinleri kentsel alanlarda kullanılmaz ve Saphonian orada da kullanılabilir. Ayrıca zararlı akustik ve titreşim faktörleri en aza indirilir. Saphon Energy, KPMG İnovasyon Ödülü'nü aldı.

Rüzgar enerjisine yönelik son derece devrim niteliğindeki bir başka yaklaşım, 2008'de Kaliforniya'dan hevesli bir mucit tarafından alındı. Küçük kasabalar için büyük rüzgar türbinleri 30 katlı bir bina boyutundadır ve kanatları Boeing 747'nin kanatlarının boyutuna ulaşır.

Bu dev jeneratörler kesinlikle çok fazla enerji üretir, ancak bu tür sistemlerin üretimi, taşınması ve kurulumu karmaşık ve pahalıdır. Buna rağmen, sektör her yıl yüzde 40'tan fazla büyüyor. Kaliforniya'dan Doug Selsam'ın iddialı hedefini belirlemeden önce düşündüğü şey tam olarak buydu. Bunun için daha az malzeme kullanarak daha fazla enerji elde etmenin oldukça mümkün olduğuna karar verdi.

Doug, tek bir jeneratöre bağlı tek bir şaft üzerine bir düzine veya birkaç düzine küçük rotor kurarak sonunda amacına ulaştı. Uzun şaftın bir ucunu jeneratöre bağladı ve diğer ucunu helyumlu balonlarla gökyüzüne fırlattı. Sistem beklendiği gibi çalıştı.

Doug, ders kitaplarında maksimumu elde etmek için tek rotorlu bir türbinin yeterli olduğunu okumuştu, ancak Doug'ın şüpheleri vardı. Aksini düşünüyordu: Daha fazla rotor, daha fazla rüzgar enerjisi kullanıma hazır.

Her rotor doğru açıda konumlandırılırsa, her rotor kendi rüzgarını alacak ve bu da üretim verimliliğini artıracaktır.

Tabii ki, bu fiziği karmaşıklaştırıyor, çünkü artık sadece yakındaki rotordan gelen akıyı değil, her rotorun kendi akısını yakaladığından emin olmak gerekiyordu. Rüzgara göre şaft için en uygun açıyı ve rotorlar arasındaki ideal mesafeyi bulmak gerekiyordu. Ve sonunda, kazanımlar daha az malzemeyle sağlandı.

2003 yılında mucit, California Enerji Komisyonu'ndan yedi rotorlu 3.000 watt'lık bir türbin geliştirmek için 75.000 dolarlık bir hibe aldı. Zorluk bir başarıydı ve Doug Selsam 2.000 watt'lık ikiz rotorlu türbinlerinin 20'sinden fazlasını birkaç ev sahibine sattı. Bu cihazları kendi ülkesindeki garajda yaptı.

Doug'ın fikri, ticari dünyada büyük başarı elde etme şansına sahip olan birkaç fikirden biriydi. Selsam, iki rotorun sadece başlangıç ​​olduğunu söylüyor. Bir gün muhtemelen çok rotorlu türbinlerinin gökyüzünde bir mil boyunca uzandığını görecek.

Merkezi Hollanda, Rotterdam'da bulunan Archimedes, doğrudan konut binalarının çatılarına kurulabilen olağandışı rüzgar türbinleri konseptini ortaya çıkardı.

Projenin yazarları tarafından tasarlandığı gibi, etkili bir düşük gürültülü tasarım, küçük bir eve tamamen elektrik sağlayabilir ve birlikte çalışan bu tür jeneratörlerin bir kompleksi, büyük bir binanın dış elektrik kaynaklarına bağımlılığını tamamen azaltabilir. sıfıra. Yeni rüzgar türbinlerinin adı Liam F1.

Bir konut binasının herhangi bir duvarına veya çatısına 1,5 metre çapında ve yaklaşık 100 kilogram ağırlığında küçük bir türbin monte edilebilir. Genellikle teras çatılarının yüksekliği 10 metredir ve ülkedeki rüzgar neredeyse her zaman güneybatıdır. Bu koşullar, türbini çatıya doğru şekilde yerleştirmek ve rüzgar enerjisini verimli kullanmak için yeterlidir.

Geleneksel rüzgar türbinlerinin iki sorunu burada çözülür: geleneksel kanatlı türbinlerin gürültüsü ve hacimli ekipmanların kurulumunun yüksek maliyeti. Konvansiyonel rüzgar türbinlerinde kurulum maliyetleri genellikle karşılığını vermez. Liam türbininin gürültü seviyesi yaklaşık 45dB'dir, bu da yağmurun sesinden bile daha sessizdir (ormandaki yağmurun sesi 50dB'dir).

Bir salyangoz kabuğuna benzeyen şekliyle türbin, bir rüzgar gülü gibi rüzgarda açılır, hava akışını yakalar, hızını düşürür ve yön değiştirir. Şirketin müdürü Marinus Miremeta, yenilikçi türbinin verimliliğinin rüzgar enerjisindeki teorik maksimum verimliliğin %80'ine ulaştığını iddia ediyor. Ve bu zaten yeterli.

Hollanda'da ortalama bir hane yılda 3.300 kWh elektrik tüketiyor. Geliştiricilere göre, bu enerjinin yarısı, en az 4,5 m/s rüzgar hızında bir Liam F1 türbini tarafından sağlanabilir.

Bu tür üç türbini evin çatısındaki bir üçgenin köşelerine yerleştirebilirsiniz, daha sonra türbinlerin her birine rüzgar sağlanacak ve birbirlerine müdahale etmeyecekler, aksine birbirlerine yardımcı olacaklar.

Türbülanslı akışların olduğu bir şehirde bir kurulumdan bahsediyorsak, üretici şehir çatılarına monte edilen rüzgar jeneratörlerini biraz yükseltmeyi, komşu evlerin duvarlarının rüzgar akışını engellememesi için direklere sabitlemeyi önerir.

Kurulum dahil yeni türbinin tahmini maliyeti 3999 Euro'dur. Cihaz bir metreden büyük bir boyuta sahip olduğu için kullanımı için özel bir lisans gerekebilir, bu nedenle en uç durumda şirket 0,75 metre çapında mini-Liam türbinleri de üretmektedir.

Üreticiler, türbinlerini yalnızca konut ve endüstriyel binaların güç kaynağı için değil, aynı zamanda gemilerin güç kaynağı için de kullanmayı planlıyor.

Gördüğünüz gibi, rüzgar türbini üreticilerinin birçok ilginç alternatifi var.

INVELOX Sheerwind rüzgar türbininin geleneksel türbinlerden altı kat daha fazla güç üretmeyi vaat ettiği söyleniyor. Bu teknoloji, akışkanlar dinamiği alanında yeni bir kelime değildir, ancak güç üretmenin yeni bir yoludur - ve başarılı olduğu ortaya çıkarsa, tüm rüzgar enerjisi endüstrisinin gelişimine güçlü bir ivme kazandıracaktır.

Nasıl çalıştığına daha yakından bakalım.

ABD, Minnesota merkezli enerji şirketi SheerWind, yeni nesil Invelox rüzgar türbini testinin sonuçlarını açıkladı. Şirket, testler sırasında türbinin, kulelerdeki geleneksel yel değirmeni türbinlerinin aynı anda üretebileceğinden altı kat daha fazla güç üretebildiğini iddia ediyor. Ayrıca, Invelox ile rüzgar enerjisi üretmenin maliyetleri daha düşüktür, bu nedenle doğal gaz ve hidroelektrik ile eşit koşullarda rekabet edebilirler.

Invelox, yüksek rüzgar hızlarına dayanmadığı için rüzgar gücüne yeni bir yaklaşım getiriyor. Invelox türbini, herhangi bir rüzgar hızını, hatta yerdeki hafif bir esintiyi bile yakalayabilir. Kapana kısılmış rüzgar, kanaldan geçerek yol boyunca hız kazanır. Ortaya çıkan kinetik enerji, bir jeneratörü zeminde çalıştırır. SheerWind, kulenin tepesinden gelen hava akışını birleştirerek daha küçük türbin kanatlarıyla ve en hafif rüzgarda bile daha fazla güç üretilebileceğini söylüyor.

Bu eğlenceli kule, rüzgar akışını herhangi bir yönden aşağıya, yere dayalı türbin jeneratörüne yönlendiren bir baca gibi davranır. Rüzgarı dar bir kanaldan geçirerek, aslında akışın hızını artıran - basıncını düşürürken reaktif bir etki yaratır. Bu işlemin bir adı vardır - Venturi etkisi ve geçidin en dar kısmında bulunan türbinin dönüşünü hızlandırmanıza olanak tanır.

Bu, kulenin son derece düşük rüzgar hızlarında bile elektrik üretmesini sağlar ve bu, mevcut rüzgar enerjisi teknolojileriyle olumlu bir şekilde karşılaştırılır. Bu fikir o kadar basit, zarif ve umut verici ki, bu umut verici alternatif enerji alanındaki birçok zorluğun cevabı olabilir. Daha düşük ilk yatırıma ve artan güç ve verimliliğe ek olarak, rüzgar türbinlerinde sıklıkla ölen kuşlar ve yarasalar sorununu da çözer (bu, bu cihazlarda gerçekten ciddi bir sorundur).

Yönetici atılımları vaat eden birçok yeni teknolojide olduğu gibi, altı kat güç iddiaları söz konusu olduğunda, bu dikkatle ele alınmalıdır. SheerWind'in iddiası, kesin metodolojisi tamamen açık olmayan kendi karşılaştırmalı testlerine dayanmaktadır.

SheerWind sözcüsü, "Aynı Invelox türbin jeneratörünü kullandık ve geleneksel yel değirmenlerinde yaptığımız gibi kuleye kurduk" dedi. “Rüzgar hızını ve güç çıkışını ölçtük. Daha sonra aynı türbin jeneratör sistemini tekrar yerleştirdik, serbest rüzgar hızını, INVELOX içindeki rüzgar hızını ve gücünü ölçtük. Daha sonra 5 ila 15 gün (teste bağlı olarak) hız-güç kalitelerini ölçtük ve enerjiyi kW/h olarak hesapladık. Enerji bir kez yüzde altı yüz daha fazlaydı. Ortalama olarak, sonuçlar yüzde 81 ila 660 arasında değişiyordu ve ortalama yüzde 314 daha fazla enerji vardı."

Invelox, 1,5 km rüzgar hızlarında çalışabilir. Invelox rüzgar santralinin fiyatı 1 kilovat birim için sadece 750 dolar. Üretici ayrıca işletme maliyetlerinin geleneksel türbinlere kıyasla önemli ölçüde daha düşük olduğunu iddia ediyor. Küçük boyutu nedeniyle sistem, güvenli Ewicon türbini gibi kuşlar ve diğer vahşi yaşam için sözde daha güvenlidir. Sistem aynı zamanda birden fazla türbini tek bir jeneratöre bağlayabilme, yani aynı jeneratörden güç alabilme özelliğine de sahiptir.

Gelişmiş ülkeler uzun süredir rüzgar enerjisi de dahil olmak üzere yenilenebilir enerji kaynaklarına güveniyor. Sonuç olarak, dünyada faaliyet gösteren tüm nükleer santrallerin toplam kapasitesi 400 bin MW'ın biraz üzerinde, rüzgar santrallerinin toplam kapasitesi ise 500 bin MW'ı aştı! Ancak rüzgar enerjisine önem verilen ülkelerde Gazprom ve RAO UES yoktur. Yağ iğnesine takılmanın yanı sıra... Ama acıyan noktadan bahsetmeyelim.

Bu nedenle, tekellerin ve klan sisteminin her şeye gücü yetmediği ülkelerde, yatay dönüş eksenine sahip pervane tipi rüzgar jeneratörleri hakimdir. Bu jeneratörler, geri ödeme süresini artıran pahalı temellere sahip ağır hizmet tipi destek kuleleri gerektirir. Ayrıca, bu tür birimler güçlü düşük frekanslı gürültü kaynaklarıdır. Pervane "yel değirmeni" sadece 15-30 rpm hızında döner ve redüktörden sonra hız 1500'e çıkar, sonuç olarak elektrik üreten jeneratör mili aynı hızda döner. Bu klasik şemanın önemli dezavantajları vardır: dişli kutusu karmaşık ve pahalı bir mekanizmadır (tüm rüzgar jeneratörünün maliyetinin %20'sine kadar), mevsimsel değişim gerektirir ve çok çabuk aşınır (bkz.).

Rüzgar Türbini Geliştirme Uygunluğu

Bu koşullar, alıcı çevresini ve geleneksel rüzgar enerjisi jeneratörlerine bir alternatif aramaya zorluyor. Dikey eksenli rüzgar türbinleri modern bir trend haline geldi. Sessizdirler ve büyük sermaye harcamaları gerektirmezler, bakımı yatay eksenel türbinlere göre daha kolay ve daha ucuzdur. Yatay eksenli rüzgar jeneratörleri, yapının tahribatıyla dolu olan maksimum rüzgar hızında koruyucu bir moda (otorotasyon) aktarılır. Bu modda pervanenin çarpan ve jeneratör ile bağlantısı kesilir, elektrik üretilmez. Ve dikey eksenli rotorlar, aynı rüzgar hızında yatay eksenli rotorlardan önemli ölçüde daha az mekanik stres yaşar. Ek olarak, ikincisi rüzgar yönünde pahalı yönlendirme sistemleri gerektirir.

Çok yakın zamana kadar, VAWT'ler için birden büyük bir hız faktörü (kanatların maksimum doğrusal hızının rüzgar hızına oranı) elde etmenin imkansız olduğuna inanılıyordu. Sadece belirli rotor türleri için geçerli olan bu aşırı geniş yorumlanmış öncül, dikey eksenli rüzgar türbinleri için maksimum rüzgar enerjisi kullanım oranının, yatay eksenli pervane tahrikli olanlardan daha düşük olduğu konusunda yanlış sonuçlara yol açtı, bu nedenle bu tip rüzgar türbin neredeyse 40 yaşında. hiç geliştirilmedi. Ve sadece 60'lı - 70'li yıllarda, önce Kanadalı ve daha sonra Amerikalı ve İngiliz uzmanlar tarafından, bu sonuçların, bıçakların kaldırma kuvvetini kullanan Darrieus rotorları için geçerli olmadığı deneysel olarak kanıtlandı. Bu rotorlar için, çalışma gövdelerinin doğrusal hızının rüzgar hızına belirtilen maksimum oranı 6: 1 ve daha yükseğe ulaşır ve rüzgar enerjisinin kullanım oranı yatay eksenden (pervane tipi) daha düşük değildir. Dikey eksenli rotorların aerodinamiği ile ilgili teorik çalışmaların hacminin ve bunlara dayalı rüzgar jeneratörlerinin geliştirilmesi ve çalıştırılmasındaki deneyimin yatay eksenli rotorlardan çok daha az olması önemli bir rol oynar.

Rüzgar enerjisi kullanım katsayısı, yatay dönme eksenine sahip dünyanın en iyi rüzgar türbinlerinden daha düşük olmayan, diğerlerinden farklı olan dikey eksenli tipte (uluslararası tanım VAWT) bir rüzgar türbini oluşturulmuştur. Dikey rüzgar türbinlerinin tasarımına yönelik yenilikçi çok boyutlu bir yaklaşım, diğer şeylerin yanı sıra, çevresinde birçok yelken kanadının sabitlendiği düşük konumlu sağlam bir rotorun kullanımına dayanmaktadır.

Rotor, şasi tekerlekleri nedeniyle temel üzerinde sabit bir gözenek ile sabit bir eksen etrafında dönmesine izin veren tekerlek şasisinin destek payandalarıyla donatılmıştır. Birçok yelken kanadı, aerodinamik kuvvetler nedeniyle büyük bir tork yaratır. Bu tasarımı rekor kıran bir güç yoğunluğu yapan şey. Rotor çapı 10 metre olabilir. Aynı zamanda, böyle bir rotorda, yüz kilowatt'a kadar elektrik üretecek 200 metrekareden fazla alana sahip kanatlar kurmak mümkündür.

Birim boyutları ve ağırlığı

Aynı zamanda, bu tür birimlerin ağırlığı o kadar küçüktür ki, binaların çatılarına monte etmek ve bu sayede onlara özerk bir güç kaynağı sağlamak mümkündür. Ya da herhangi bir elektrik hattının döşenmediği dağlarda bir cisme elektrik sağlamak mümkündür. Güçte keyfi olarak büyük bir değere bir artış, bu tür birimlerin kopyalanmasıyla elde edilebilir. Yani benzer birçok tesisat kurarak gerekli gücü elde ediyoruz.

Teknik verimlilik

Teknik verimlilik açısından. 11 m/s rüzgar hızında 800 mm kanat yüksekliği ve 800 mm yanal boyuta sahip prototipimiz, 225 W (75 rpm'de) mekanik güç geliştirdi. Aynı zamanda, kendini bir metreden daha az bir yükseklikte dünyanın yüzeyinden savundu. http://www.rktp-trade.ru kaynağına göre, karşılaştırılabilir güç (300 W), altı metrelik bir direğe monte edilmiş beş kanatlı dikey bir yel değirmeni tarafından geliştirilmiştir ve toplam çapa monte edilmiş beş adet 1200 mm bıçağı vardır. 2000 mm. Yani, karşılaştırılan rüzgar türbinlerinin rüzgar tarafından süpürülen alanlarını eşit alırsak, rüzgarın yere yakın olduğu dikkate alındığında prototipin bilinen rüzgar türbininden 2,5 ... 3 kat daha fazla enerji verimli olduğu ortaya çıkıyor. sınır yüzeyine yakınlığı nedeniyle daha zayıftır ve belirgin türbülanslı bir karaktere sahiptir.

Buna dayanarak, tarif edilen analogun 0.2'ye eşit bir rüzgar enerjisi kullanım faktörüne (KIEV) sahip olduğunu bilerek, prototipin KIEV'sini Savonius ve Daria türlerinin VAWT'lerinden çok daha yüksek olan 0.48 olarak tahmin etmek mümkündür ve yatay eksenli rüzgar türbinlerinin en iyi dünya örneklerine karşılık gelir. Aynı zamanda, prototipin malzeme tüketimi ve maliyeti, rüzgar yönlendirme mekanizmalı pervane direkli rüzgar türbinlerinden ve pahalı bir planet tipi kademeli vitese sahip yüksek konumlu bir nacelle'den çok daha düşüktür.

Çeşitli tiplerdeki rüzgar türbini rotorlarının verimliliğinin karşılaştırmalı değerlendirmesi- Tablo 1.

VAWT dikey eksenli rüzgar türbininin avantajları

• Cihaz, rüzgarın herhangi bir yönünde aynı yönde döner. Aynı zamanda, yatay rüzgar türbinlerinin nasellerinin rüzgara göre yönlendirilmesi gerekir, bu da yapının maliyetini arttırır ve salınım mekanizmasının hareketli parçalarının kaynağını azaltır.
• VAWT'de elektrik üretimi 5 m/s rüzgar hızlarında başlar.
• Türbin, kanatların yüksek aerodinamik kalitesine ve en az %47'lik bir rüzgar enerjisi kullanım oranı elde edilmesini sağlayan yenilikçi bir mimariye sahiptir.
• Türbin, jeneratör bakımı gerektirmez (fırçalar ve yataklar olmadan düz doğrusal halka).
• Güç artışı, ek modüller takılarak sağlanır.
• VAWT'nin bir evin yakınına kurulduğunda hiçbir kısıtlaması yoktur, kabul edilemez elektromanyetik ve akustik radyasyon oluşturmaz. Bu, türbinlerin peyzaj görünümlerinden ödün vermeden çok katlı binaların çatıları da dahil olmak üzere yerleşim yerlerine kurulmasını sağlar.
• VAWT kesinlikle zararsızdır, göçmen kuşların göç yolu üzerine kurulabilir.
• Türbin, güçlü rüzgarlara karşı dayanıklıdır, kasırga rüzgarlarına bile dayanabilir. Bu, dikey türbin kanatlarının saldırı açılarını otomatik olarak değiştiren bir mekanizma ile sağlanır (yukarıdaki şekillere bakın).
• VAWT, taşıması ve kurulumu kolay, hafif ve basit bileşenlere sahiptir.
• Türbin yıldırımdan korunur.

Bugüne kadar, türbinin mekanik parçasının tam boyutlu 3 boyutlu bir modeli (8 m dikey kanat yüksekliği ile) ve ayrıca rotor ve rotasyon ünitesinin parça ve düzeneklerinin çalışma çizimleri tamamlandı. Bir elektrik jeneratörü ve kanatların çizimleri, "fiyat - kalite" kriterine maksimum uygunluk dikkate alınarak yapılır.

Proje, tam boyutlu bir VAWT numunesinin (dikey kanat yüksekliği 8m) tasarımını, üretimini ve test edilmesini sağlar. Bundan sonra, bu tür kurulumların kırsal alanlarda ve şehirlerdeki binalarda elektriksiz alanlarda bu tür kurulumların ekipmanı ile bir pilot modelde hata ayıklandıktan sonra endüstriyel üretiminin organize edilmesi planlanmaktadır.

Yenilikçi rüzgar türbininin uygulama alanları prensipte analoglarınkiyle aynıdır. Yani, sabit kaynakların olmadığı yerlerde ve diğer elektrik üretim yöntemlerinin kullanılmasının ekonomik olarak kârsız olduğu yerlerde elektrik üretimidir. Özellikle, bunlar, örneğin işaret lambaları ve radyo işaretçileri, sınır karakolları ve sınır karakolları, otomatik meteorolojik ve hava seyrüsefer direkleri gibi özerk güç kaynağı gerektiren özel amaçlı nesnelerdir.

Doğal kaynakların sürekli olarak tükenmesi, son zamanlarda insanlığın alternatif enerji kaynakları arayışına girmesine yol açmaktadır. Bugün, biri rüzgar enerjisinin kullanımı olan oldukça fazla sayıda alternatif enerji türü bilinmektedir.

Rüzgar enerjisi, eski zamanlardan beri insanlar tarafından, örneğin yel değirmenlerinin işletilmesinde kullanılmaktadır. Elektrik üretmek için kullanılan ilk rüzgar jeneratörü (rüzgar türbini) 1890'da Danimarka'da inşa edildi. Bu tür cihazlar, ulaşılması zor herhangi bir bölgeye elektrik sağlamanın gerekli olduğu durumlarda kullanılmaya başlandı.

Rüzgar jeneratörünün çalışma prensibi:

• Rüzgar, torku bir dişli kutusu aracılığıyla jeneratör miline aktaran bıçaklı bir tekerleği döndürür.
• Evirici, alınan DC elektrik akımını AC'ye dönüştürme görevini yerine getirir.
• Pil, rüzgar olmadığında ağa voltaj sağlamak için tasarlanmıştır.

Rüzgar türbininin gücü rüzgar çarkının çapı, direğin yüksekliği ve rüzgarın gücü ile doğru orantılıdır. Şu anda, kanatların çapı 0.75 ila 60 m ve daha fazla olan rüzgar jeneratörleri üretiliyor. Tüm modern rüzgar türbinlerinin en küçüğü G-60'tır. Beş kanatlı rotorun çapı sadece 0,75 m, rüzgar hızı 3-10 m/s, 60 W güç üretebiliyor, ağırlığı 9 kg. Böyle bir kurulum, aydınlatma, pillerin şarj edilmesi ve iletişim ekipmanının çalıştırılması için başarıyla kullanılır.

Tüm rüzgar türbinleri birkaç ilkeye göre sınıflandırılabilir:

• Dönme eksenleri.
• Bıçak sayısı.
• Bıçakların yapıldığı malzeme.
• Vida aralığı.

Dönme ekseni sınıflandırması:

• Yatay.
• Dikey.

En popüler olanı, türbinin dönme ekseni yere paralel olan yatay rüzgar jeneratörleridir. Bu tip, kanatları rüzgara karşı dönen "yel değirmeni" olarak adlandırılır. Yatay rüzgar jeneratörlerinin tasarımı, baş kısmının (rüzgar arayışında) otomatik olarak dönmesini ve ayrıca rüzgarın az kuvvetle kullanılması için kanatların dönmesini sağlar.

Dikey rüzgar türbinleri çok daha az verimlidir. Böyle bir türbinin kanatları, rüzgarın herhangi bir yönünde ve kuvvetinde dünyanın yüzeyine paralel olarak döner. Rüzgarın herhangi bir yönünde rüzgar türbininin kanatlarının yarısı her zaman ona karşı döndüğü için rüzgar türbini gücünün yarısını kaybeder ve bu da tesisatın enerji verimliliğini önemli ölçüde azaltır. Bununla birlikte, bu tip rüzgar türbini, dişli kutusu ve jeneratörü yerde bulunduğundan montajı ve bakımı daha kolaydır. Dikey jeneratörün dezavantajları şunlardır: pahalı kurulum, önemli işletme maliyetleri ve böyle bir rüzgar türbininin kurulumunun çok fazla alan gerektirmesi.

Yatay tip rüzgar jeneratörleri, endüstriyel ölçekte elektrik üretimi için daha uygundur, bir rüzgar santrali sistemi oluşturma durumunda kullanılırlar. Dikey olanlar genellikle küçük özel çiftliklerin ihtiyaçları için kullanılır.

Bıçak sayısına göre sınıflandırma:

• İki kanatlı.
• Üç bıçaklı.
• Çok kanatlı (50 veya daha fazla bıçak).

Kanat sayısına göre tüm tesisatlar iki, üç ve çok kanatlı (50 veya daha fazla kanatlı) olarak ayrılır. Gerekli miktarda elektriği üretmek için gerekli olan dönme gerçeği değil, gerekli devir sayısına çıktıdır.

Her bıçak (opsiyonel) rüzgar çarkının genel direncini artırarak jeneratör devrine ulaşmayı zorlaştırır. Bu nedenle, çok kanatlı kurulumlar gerçekten daha düşük rüzgar hızlarında dönmeye başlar, ancak örneğin su pompalarken olduğu gibi dönme olgusunun kendisinin önemli olduğu durumlarda kullanılırlar. Çok sayıda kanatlı rüzgar jeneratörleri pratikte elektrik üretmek için kullanılmaz. Ek olarak, üzerlerine bir dişli kutusu takılması önerilmez, çünkü bu, tasarımı zorlaştırır ve aynı zamanda daha az güvenilir hale getirir.

Bıçak malzemesi sınıflandırması:

• Sert kanatlı rüzgar türbinleri.
• Yelkenli rüzgar türbinleri.

Yelken bıçaklarının imalatının çok daha kolay olduğu ve bu nedenle sert metal veya cam elyafından daha ucuz olduğu belirtilmelidir. Ancak, bu tasarruflar öngörülemeyen maliyetlere neden olabilir. Rüzgar türbininin çapı 3 m ise, 400-600 rpm'lik bir jeneratör hızında, bıçağın ucu 500 km / s hıza ulaşır. Havanın kum ve toz içerdiği gerçeği göz önüne alındığında, bu gerçek, stabil işletimde bıçakların uçlarına uygulanan korozyon önleyici filmin yıllık olarak değiştirilmesini gerektiren sert bıçaklar için bile ciddi bir testtir. Korozyon önleyici film yenilenmezse, sert bıçak yavaş yavaş performansını kaybetmeye başlayacaktır.

Yelken tipi bıçakların yılda bir defadan fazla değiştirilmesi gerekir, ancak ilk ciddi rüzgar meydana geldikten hemen sonra. Bu nedenle, sistem bileşenlerinin önemli ölçüde güvenilirliğini gerektiren otonom güç kaynağı, yelken tipi kanatların kullanımını dikkate almaz.

Vida aralığına göre sınıflandırma:

• Sabit vida aralığı.
• Değişken vida adımı.

Elbette pervanenin değişken hatvesi, rüzgar türbininin etkin çalışma hızlarının aralığını arttırır. Bununla birlikte, bu mekanizmanın tanıtılması, kanat yapısında bir komplikasyona, rüzgar çarkının ağırlığında bir artışa yol açar ve ayrıca rüzgar türbininin genel güvenilirliğini azaltır. Bunun sonucu, sadece satın alma sırasında değil, aynı zamanda işletme sırasında da sistemin maliyetinde önemli bir artışa yol açan yapıyı güçlendirme ihtiyacıdır.

Modern rüzgar türbinleri, 100 ila 6 MW arasında değişen güce sahip yüksek teknoloji ürünleridir. Yenilikçi tasarımlara sahip rüzgar türbinleri, en zayıf rüzgarın enerjisini 2 m / s'den ekonomik olarak kullanmayı mümkün kılar. Rüzgar jeneratörlerinin yardımıyla, bugün herhangi bir kapasitedeki adaya veya yerel nesnelere güç kaynağı sorunlarını başarıyla çözmek mümkündür.

Rüzgar türbinleri

Rüzgar türbini çeşitleri. Yeni tasarımlar ve teknik çözümler

Rüzgar enerjisi, rüzgar türbini tasarımlarının çeşitliliği ve sıra dışı tasarımı ile dikkat çekiyor. Rüzgar jeneratörlerinin mevcut tasarımları ve önerilen projeler, yenilenebilir enerji kaynakları kullanan diğer tüm mini güç komplekslerine kıyasla teknik çözümlerin özgünlüğü açısından rüzgar enerjisini rekabet dışı bırakıyor.

Şu anda, rüzgar çarklarının tipine (rotorlar, türbinler, pervaneler) göre iki ana tipe ayrılabilen birçok farklı rüzgar jeneratörü kavramsal tasarımı vardır. Bunlar, yatay bir dönme eksenine (kanat) ve dikey olana (atlıkarınca, H-şekilli türbinler denir) sahip rüzgar türbinleridir.

Yatay eksenli rüzgar türbinleri

Yatay eksenli rüzgar türbinleri... Yatay dönme eksenine sahip rüzgar türbinlerinde, rotor mili ve jeneratör en üstte bulunurken, sistemin rüzgara doğru yönlendirilmesi gerekir. Küçük yel değirmenleri, kanat sistemleri kullanılarak yönlendirilirken, büyük (endüstriyel) kurulumlarda, pivotu rüzgara çeviren rüzgar sensörleri ve servo sürücüler bulunur. Çoğu endüstriyel rüzgar türbini, sistemin mevcut rüzgar hızına ayarlanmasını sağlayan dişli kutuları ile donatılmıştır. Direğin kendisinden sonra türbülanslı akışlar oluşturması nedeniyle, rüzgar çarkı genellikle hava akışına karşı yönlendirilir. Rüzgar türbininin kanatları, direğe kuvvetli rüzgarlardan çarpmalarını önleyecek kadar güçlü yapılmıştır. Bu tip rüzgar türbinleri için ek rüzgar yönü yönlendirme mekanizmaları kurmaya gerek yoktur.

Yatay eksenli rüzgar çarkı

Rüzgar çarkı farklı sayıda kanatla yapılabilir: karşı ağırlıklı tek kanatlı rüzgar türbinlerinden çok kanatlıya (kanat sayısı 50 veya daha fazla olan). Yatay eksenli rüzgar türbinleri rotasyonlar bazen yönde sabit olarak gerçekleştirilir, yani. rüzgar yönüne dik bir dikey eksen etrafında dönemezler. Bu tür rüzgar türbini, yalnızca bir baskın rüzgar yönü olduğunda kullanılır. Çoğu durumda, rüzgar çarkının sabitlendiği sistem (sözde kafa), rüzgar yönünde yönlendirilmiş döner. Küçük rüzgar jeneratörlerinde bu amaç için kuyruk üniteleri kullanılır ve büyük rüzgar türbinlerinde elektronikler yönü kontrol eder.

Yüksek rüzgar hızlarında rüzgar çarkının dönüş hızını sınırlamak için, kanatların kanat pozisyonuna ayarlanması, kanatların üzerinde duran veya kanatlarla birlikte dönen valflerin kullanılması vb. dahil olmak üzere bir dizi yöntem kullanılır. Jeneratör şaftı veya tork, çıkış şaftı aracılığıyla jantından bir jeneratöre veya çalışan başka bir makineye aktarılabilir.

Şu anda, endüstriyel bir rüzgar türbininin direğinin yüksekliği 60 ila 90 m arasında değişmektedir, rüzgar çarkı dakikada 10-20 dönüş yapmaktadır. Bazı sistemlerde, güç üretimini sürdürürken rüzgar hızına bağlı olarak rüzgar türbininin daha hızlı veya daha yavaş dönmesine izin veren geçmeli bir dişli kutusu bulunur. Tüm modern rüzgar türbinleri, çok kuvvetli rüzgarlar durumunda olası bir otomatik durdurma sistemi ile donatılmıştır.

Yatay eksenin başlıca avantajları şunlardır: Rüzgar enerjisinin maksimum kullanımına izin veren, atmosferik koşullara bağlı olarak türbin kanatlarının değişken hatvesi; yüksek direk, daha güçlü rüzgarlara "almanızı" sağlar; pervanenin rüzgara dik yönü nedeniyle yüksek verim.

Aynı zamanda, yatay eksenin birkaç dezavantajı vardır. Bunlar arasında 90 m yüksekliğe kadar yüksek direkler ve taşınması zor olan uzun kanatlar, direğin kütlesi, ekseni rüzgara yönlendirme ihtiyacı vb.

Dikey dönüş eksenine sahip rüzgar türbinleri. Böyle bir sistemin en büyük avantajı, rüzgar türbini herhangi bir yönden gelen rüzgarı kullandığı için ekseni rüzgara yönlendirmeye gerek olmamasıdır. Buna ek olarak, tasarım basitleştirildi ve jiroskopik yükler azaltıldı, bu da kanatlarda, transmisyon sisteminde ve yatay dönme eksenine sahip diğer kurulum elemanlarında ek streslere neden oldu. Bu tür kurulumlar özellikle değişken rüzgarlı alanlarda etkilidir. Dikey eksenli türbinler, düşük rüzgar hızlarında ve rüzgara yönlenmeden herhangi bir rüzgar yönünde çalışır, ancak verimleri düşüktür.

Dikey dönüş eksenine (H-şekilli türbin) sahip bir türbin yaratma fikrinin yazarı, Fransız mühendis George Jean Marie Darius'tur (Jean Marie Darier). Bu tip rüzgar türbini 1931'de patentlendi. Yatay dönme eksenine sahip türbinlerin aksine, H-şekilli türbinler, yönü değiştiğinde rotorun konumunu değiştirmeden rüzgarı "yakalar". Bu nedenle, bu tip rüzgar jeneratörlerinin bir "kuyruğu" yoktur ve dışa doğru bir namluya benzer. Rotor dikey bir dönme eksenine sahiptir ve iki ila dört kavisli kanattan oluşur.

Kanatlar, rüzgar akışından kanatlar üzerinde oluşan kaldırma kuvvetlerinin etkisi altında dönen uzaysal bir yapı oluşturur. Darrieus rotorunda rüzgar enerjisi kullanım katsayısı 0.300.35'e ulaşıyor. Son zamanlarda, düz kanatlı Darrieus döner motorunun geliştirilmesi gerçekleştirilmiştir. Artık Darrieus rüzgar jeneratörü, kanat tipi rüzgar jeneratörlerinin ana rakibi olarak kabul edilebilir.

Kurulum oldukça yüksek bir verime sahiptir, ancak aynı zamanda direk üzerinde ciddi yükler oluşur. Sistem ayrıca rüzgar tarafından zor üretilebilen büyük bir başlangıç ​​torkuna sahiptir. Çoğu zaman bu, dış etkilerle yapılır.

Bir başka rüzgar çarkı türü, 1922'de Fin mühendisi Sigurt Savonius tarafından oluşturulan Savonius rotorudur. Tork, rotorun dışbükey ve içbükey kısımlarının farklı dirençleri nedeniyle hava akımı rotorun etrafında akarken ortaya çıkar. Çark basittir, ancak çok düşük bir rüzgar enerjisi kullanım oranına sahiptir - sadece 0.1-0.15.

Dikey rüzgar türbinlerinin ana avantajı, rüzgar yönlendirme mekanizmasına ihtiyaç duymamalarıdır. Tabanın yakınında düşük bir yükseklikte bulunan bir jeneratöre ve diğer mekanizmalara sahiptirler. Bütün bunlar tasarımı büyük ölçüde basitleştirir. Çalışma elemanları zemine yakın yerleştirilmiştir, bu da servis işlemlerini kolaylaştırır. Düşük minimum çalışma rüzgar hızı (2-2,5 m/s) daha az gürültü üretir.

Bununla birlikte, bu rüzgar türbinlerinin ciddi bir dezavantajı, çalışma sırasında döngüsel olarak tekrarlanan rotorun bir dönüşü sırasında kanat etrafındaki akışın koşullarındaki önemli bir değişikliktir. Ters dönen dönüş kayıpları nedeniyle, çoğu dikey eksenli rüzgar türbini, yatay eksenli rüzgar türbinlerinin neredeyse yarısı kadar verimlidir.

Rüzgar enerjisinde yeni çözüm arayışları devam ediyor ve halihazırda turbosail gibi orijinal buluşlar var. Rüzgar türbini, borunun uçları arasındaki sıcaklık gradyanı nedeniyle güçlü bir hava akışının meydana geldiği 100 m yüksekliğinde uzun bir dikey boru şeklinde monte edilmiştir. Türbin ile birlikte elektrik jeneratörünün kendisinin, hava akışının türbinin dönüşünü sağlayacağı bir boruya monte edilmesi önerilmiştir. Bu tür rüzgar jeneratörlerini çalıştırma uygulamasının gösterdiği gibi, türbin açıldıktan ve hava borunun alt kenarında özel olarak ısıtıldıktan sonra, sessiz bir rüzgar (ve sakin) olsa bile, boruda güçlü ve sabit bir hava akışı sağlanır. . Bu, bu tür rüzgar türbinlerini umut verici kılar, ancak yalnızca ıssız alanlarda (çalışma sırasında, böyle bir kurulum sadece küçük nesneleri değil aynı zamanda büyük hayvanları da boruya emer). Bu tesisler özel bir koruyucu ağ ile çevrilidir ve kontrol sistemi yeterli bir mesafeye yerleştirilmiştir.

turbo yelken

Uzmanlar, rüzgarı yalıtmak için özel bir cihazın oluşturulması üzerinde çalışıyor - bir difüzör (rüzgar enerjisi mühürü). Bir yıl boyunca, bu tür bir rüzgar türbini, geleneksel olandan 4-5 kat daha fazla enerji "yakalamayı" başarır. Pervanenin yüksek dönüş hızı, bir difüzör vasıtasıyla sağlanır. Dar kesiminde, nispeten zayıf rüzgarlarda bile hava akışı özellikle hızlıdır.

Difüzörlü rüzgar türbini

Bildiğiniz gibi rüzgar hızı yükseklikle artar, bu da rüzgar türbinlerinin kullanımı için daha uygun koşullar yaratır. Uçurtma yaklaşık 2.300 yıl önce Çin'de icat edildi. Bir rüzgar türbinini bir yüksekliğe kaldırmak için uçurtma kullanma fikri yavaş yavaş hayata geçiyor.

Etra firmasından İsviçreli tasarımcılar, 2,5 kg kanat ağırlığı ile 100 kg'a kadar kaldırabilen yeni bir şişme uçurtma tasarımı sundu. Gemilere kurulum için ve rüzgar türbinlerini büyük yüksekliklere (4 km'ye kadar) kaldırmak için kullanılabilirler. 2008 yılında, Beluga SkySails konteyner gemisinin Almanya'dan Venezüella'ya yolculuğu sırasında benzer bir sistem test edildi (yakıt tasarrufu günde 1.000 doların üzerindeydi).

Örneğin, Hamburg'da Beluga Shipping, dizel kuru yük gemisi Beluga SkySails'e böyle bir sistem kurdu. 160 m2 büyüklüğündeki yamaç paraşütü şeklindeki uçurtma, rüzgarın kaldırma kuvvetiyle havaya 300 m yüksekliğe çıkar. Yamaç paraşütü, bilgisayarın komutuyla, elastik tüpler aracılığıyla sıkıştırılmış havanın sağlandığı bölmelere bölünmüştür. Beluga SkySails, 2013 yılına kadar yaklaşık 400 kargo gemisini böyle bir sistemle donatacak.

Rüzgar başlıkları "Vetrolov"

İlginç bir çözüm, Vetrolov rüzgar başlığının tasarımıdır. Jeneratörün dönen gövdesi oldukça uzun (yaklaşık 0,5 m) yapılır, orta kısımda (jeneratör flanşından kanatlara kadar olan aralıkta) bir kanat katlama mekanizması vardır. Prensip olarak, otomatik bir şemsiyenin açma mekanizmasına benzer ve kanatlar, bir kanat kanadının kanadına benzer. Bıçakların katlama sırasında birbirine dayanmaması için, sabitleme eksenleri biraz yer değiştirir. Dört bıçak (birinden) içeriye ve dört - dışarıya gider. Katlandıktan sonra, rüzgar türbininin sürükleme alanı neredeyse dört kat ve aerodinamik sürükleme katsayısı - neredeyse iki kat azalır.

Rüzgar türbini desteğinin üst kısmında, dikey dönme eksenine sahip bir "külbütör" monte edilmiştir. Bir ucunda bir rüzgar jeneratörü, diğerinde bir karşı ağırlık bulunur. Zayıf bir rüzgarda, rüzgar türbini, desteğin üst işaretinin üzerindeki bir karşı ağırlık vasıtasıyla kaldırılır ve rüzgar türbininin ekseni yataydır. Rüzgar arttığında rüzgar çarkı üzerindeki basınç artar ve yatay eksen etrafında dönerek düşmeye başlar. Böylece, kuvvetli rüzgarlardan başka bir "kaçış" sistemi çalışır. Tasarım, rüzgar türbinlerinin birbiri ardına kurulması için külbütör kollarını oluşturmanıza olanak tanır. Zayıf bir rüzgarda üst üste duran ve kuvvetli bir rüzgarda aşağı inen, rüzgar çarkının "rüzgar gölgesinde" "saklanan" bir tür özdeş modül çelengi ortaya çıkıyor. Ayrıca sistemin dış yüklere uyum sağlama yeteneğini de içerir.

Rüzgar türbini Eolic

Tasarımcılar Marcos Madia, Sergio Oashi ve Juan Manuel Pantano, Eolic portatif rüzgar türbinini geliştirdi. Cihazın üretimi için sadece alüminyum ve karbon fiber kullanıldı. Eolic türbin monte edildiğinde yaklaşık 170 cm uzunluğa sahiptir.Eolic'i katlanmış halden çıkarmak 2-3 kişi alır ve bu işlem 15-20 dakika sürer. Bu rüzgar türbini taşımak için katlanabilir.

Tasarımcı rüzgar türbini Revolution Air

Günümüzde birçok tasarım projesi ve geliştirmesi bulunmaktadır. Böylece Fransız tasarımcı Philippe Starck, Revolution Air rüzgar türbinini yarattı. Tasarımcı yel değirmeninin projesine "Demokratik Ekoloji" denir.

Rüzgar türbini Enerji Topu

Uluslararası tasarımcılar ve mühendisler grubu Home-energy, ürünlerini - Energy Ball rüzgar türbinini sundu. Yeniliğin ana özelliği, üzerindeki bıçakların küre tipine göre düzenlenmesidir. Hepsi her iki uçta da rotora bağlıdır. Rüzgar içlerinden geçtiğinde rotora paralel eserek jeneratörün verimini arttırır. Energy Ball, çok düşük rüzgar hızlarında bile çalışabilir ve geleneksel rüzgar türbinlerinden çok daha az gürültü üretir.

Rüzgar jeneratörü Tretyakov

Samara'dan tasarımcılar tarafından benzersiz bir rüzgar türbini oluşturuldu. Kentsel bir ortamda kullanıldığında Avrupa'daki muadillerine göre daha ucuz, daha ekonomik ve daha güçlüdür. Tretyakov rüzgar jeneratörü, nispeten zayıf hava akımlarını bile yakalayan bir hava girişidir. Yenilik, zaten 1.4 m / s hızında faydalı enerji üretmeye başlar. Ek olarak, pahalı bir kuruluma gerek yoktur: ünite bir bina, direk, köprü vb. üzerine yerleştirilebilir. 1 m yüksekliğe ve 1,4 m uzunluğa sahiptir Verimlilik sabittir - yaklaşık% 52. Endüstriyel aparatın gücü 5 kW'dır. 2 m mesafede, rüzgar çiftliğinden gelen gürültü 20 dB'den azdır (karşılaştırma için: fanın gürültüsü 30 ila 50 dB arasındadır).

Michigan'dan Amerikan Wind Tronics şirketi, özel evlerde kullanım için kompakt bir rüzgar türbini geliştirdi. Teknoloji geliştiricisi Wind Tronics ve üretim devi Honeywell, rüzgar türbinlerinin üretimini kurdu. Tasarım çevre dostu olacak şekilde tasarlanmıştır.

Bu ünite, türbinin çok daha geniş bir rüzgar hızı aralığında çalışmasına izin veren ve türbinin mekanik direncini ve ağırlığını azaltan bir Bıçak Uçlu Güç Sistemi (BTPS) türbin dişlisiz çark kullanır. Wind Tronics sadece 0,45 m/s rüzgar hızında dönmeye başlar ve 20,1 m/s hıza kadar verimlidir! Hesaplamalar, böyle bir türbinin geleneksel rüzgar türbinlerinden ortalama %50 daha sık ve daha uzun süre elektrik ürettiğini göstermektedir. Bu arada, kendisine sürekli bağlı bir anemometre bulunan otomasyon, rüzgarın hızını ve yönünü izler. Maksimum çalışma hızına ulaşıldığında, türbin rüzgara aerodinamik bir yan yönde döner. Sistemin otomasyonu, buzlanmaya neden olabilecek dondurucu yağmura anında tepki verir. Teknoloji halihazırda 120'den fazla ülkede patentlidir.

Küçük rüzgar türbinlerine olan ilgi tüm dünyada artıyor. Bu sorunu çözmek için çalışan şirketlerin çoğu, kendi dahice çözümlerini yaratmada oldukça başarılı oldular.

Optiwind, orijinal rüzgar türbinleri Optiwind 300 (300 kW, maliyet - 75 bin Euro) ve Optiwind 150 (150 kW, maliyet - 35 bin Euro) üretiyor. Köylerde ve çiftliklerde toplu olarak enerji tasarrufu sağlamak için tasarlanmıştır (Şekil 12). Ana fikir, rüzgar enerjisini uygun bir yükseklikte birkaç türbinden yığılmış yapılarla toplamaktır. Optiwind 300, 61 metrelik bir kule ile donatılmıştır, hızlandırıcı platformun çapı 13 metredir ve her türbinin çapı 6,5 metredir.

GEDAYC türbininin tasarımı alışılmadık bir görünüme sahiptir (Şekil 13). Düşük ağırlık, türbinin jeneratörü 6 m / s'lik bir rüzgar hızında verimli bir şekilde döndürmesini sağlar. Yeni kanat tasarımı, uçurtmanın "sistemine" benzer bir ilke kullanır. GEDAYC türbinleri, maden çalışmalarına güç sağlayan üç adet 500 kW'lık rüzgar türbinine kurulmuş durumda. GEDAYC türbinlerinin kurulumu ve deneme işletimi, yeni tasarım sayesinde türbinlerin daha hafif, taşınması ve bakımının daha kolay olduğunu göstermiştir.

Earth Tronics, Honeywell'in yeni bir "ev" rüzgar türbini türü geliştirdi. Sistem, eksende değil, kanatların uçlarında elektrik üretilmesine izin verir (bildiğiniz gibi kanat uçlarının dönüş hızı, eksenin dönüş hızından çok daha yüksektir). Böylece Honeywell türbini, tasarımı basitleştiren, ağırlığını ve rüzgar jeneratörünün elektrik üretmeye başladığı rüzgar hızı eşiğini azaltan geleneksel rüzgar türbinlerinde olduğu gibi bir dişli kutusu ve jeneratör kullanmaz.

Çin'de bir manyetik kaldırma rüzgar türbininin pilot projesi kuruldu. Manyetik süspansiyon, başlangıç ​​rüzgar hızını 1,5 m / s'ye düşürmeyi ve buna bağlı olarak, üretilen elektriğin maliyetini düşürmesi gereken yıl boyunca jeneratörün toplam çıktısını %20 artırmayı mümkün kıldı.

Arizona merkezli Maglev Wind Turbine Technologies, maksimum 1 GW kapasiteli Maglev Turbine dikey eksenli rüzgar türbinleri üretmeyi planlıyor. Egzotik bir rüzgar türbini modeli yüksek katlı bir binaya benziyor, ancak gücü ile ilgili olarak küçük. Bir Maglev türbini 750 bin eve enerji sağlayabilir ve yaklaşık 40 hektarlık bir alanı (dış bölge dahil) kaplar. Bu türbin, MWTT şirketinin kurucusu olan mucit Ed Mazur tarafından icat edildi. Maglev Türbini manyetik bir yastık üzerinde yüzer. Yeni ünitenin ana bileşenleri zemin seviyesindedir ve bakımı daha kolaydır. Teoride, yeni türbin normal olarak hem aşırı zayıf rüzgarlarda hem de çok kuvvetli rüzgarlarda (40 m/s'nin üzerinde) çalışır. Şirket, türbinlerinin yakınında araştırma ve eğitim merkezleri açmayı planlıyor.

Inbitek-TI uzmanları, parlak Rus mühendis Vladimir Shukhov'un (1853-1939) yaratıcı mirasını incelerken, mimari ve inşaatta çelik çubuk hiperboloidleri kullanma fikirlerine dikkat çekti.

Hiperboloid tipi rüzgar türbini

Bu tür yapıların potansiyeli günümüzde tam olarak çalışılmamış ve araştırılmamıştır. Shukhov'un hiperboloidlerle ilgili çalışmalarını “araştırma” olarak adlandırdığı da biliniyor. Fikirlerine dayanarak, tamamen yeni bir tasarıma sahip döner tip rüzgar jeneratörlerinin geliştirilmesi ortaya çıktı. Bu tasarım, çok düşük rüzgar hızlarında bile elektrik almanızı sağlayacaktır. Dinlenmeden başlamak için 1,4 m/s'lik bir rüzgar hızı gereklidir. Bu, rüzgar türbini rotorunun havaya kalkma etkisinin kullanılmasıyla elde edilir. Bu tür bir rüzgar jeneratörü, genellikle bir nehir, göl veya bataklık yanında meydana gelen yükselen hava akımlarında bile çalışmaya başlayabilir.

Mobil rüzgar türbini

Bir başka ilginç proje - Mobil Rüzgar Türbini rüzgar jeneratörü - Pope Design stüdyosunun tasarımcıları tarafından geliştirildi (Şekil 17). Bir kamyona dayalı mobil bir rüzgar türbinidir. Mobil Rüzgar Türbini, çalışması için yalnızca bir operatör-sürücüye ihtiyaç duyar. Bu rüzgar türbini, doğal afet bölgelerinde, acil müdahale sırasında ve altyapı restorasyonunda kullanılabilir.

Rüzgar enerjisinin mevcut durumu, rüzgar jeneratörlerinin ve "rüzgar mühürlerinin" önerilen tasarımları ve teknik çözümleri, hemen hemen her yerde özel kullanım için mini rüzgar enerjisi santrallerinin oluşturulmasına izin veriyor. Rüzgar türbininin "başlatma" hızı eşiği, teknik gelişmeler nedeniyle önemli ölçüde azalır, rüzgar türbininin ağırlığı ve boyutları da azalır. Bu, rüzgar türbinlerini evde çalıştırmayı mümkün kılar.

Rüzgar türbini türleri

Yeryüzünün derinliklerinden çıkarılan ve insanoğlunun enerji kaynağı olarak kullandığı mineraller ne yazık ki sınırsız değildir. Maliyetleri her yıl artar, bu da üretim seviyesindeki düşüşle açıklanır. Alternatif ve büyüyen bir enerji kaynağı seçeneği, ev için rüzgar enerjisi santralleridir. Onlar rüzgar enerjisini alternatif akıma dönüştürmenize izin verir, herhangi bir ev aletinin tüm elektrik ihtiyacının sağlanmasını mümkün kılar. Bu tür jeneratörlerin ana avantajı, mutlak çevre dostu olmanın yanı sıra sınırsız sayıda yıl boyunca elektriğin ücretsiz kullanımıdır. Bir rüzgar jeneratörünün bir ev için başka hangi avantajları olduğu ve çalışmasının özellikleri daha fazla analiz edeceğiz.

Eski insanlar bile, birçok işin uygulanmasında rüzgarın mükemmel bir yardımcı olabileceğini fark ettiler. Kendi enerjisini harcamadan tahılı un haline getirmeyi mümkün kılan yel değirmenleri, ilk rüzgar türbinlerinin atası oldu.

Rüzgar çiftlikleri, rüzgar enerjisini alternatif akıma dönüştürebilen ve depolayabilen belirli sayıda jeneratörden oluşur. Bütün bir eve, hiçbir yerden alınmayan elektrik sağlayabilirler.