Rüzgar enerjisi dünya çapında aktif olarak gelişiyor ve bunun şu anda alternatif enerjinin en umut verici alanlarından biri olduğu uzun zamandır bir sır değil. 2014 yılı ortası itibarıyla dünyadaki kurulu rüzgar türbinlerinin toplam kapasitesi 336 gigawatt olup, en büyük ve en güçlü dikey üç kanatlı rüzgar türbini Vestas-164, 2014 yılı başında Danimarka'da kurulup devreye alınmıştır. Gücü 8 megawatt'a ulaşıyor ve kanat açıklığı 164 metredir.

Genel olarak kanatlı türbinlerin ve rüzgar türbinlerinin üretimine yönelik köklü teknolojiye rağmen, pek çok meraklı teknolojiyi geliştirmek, verimliliğini artırmak ve olumsuz faktörleri azaltmak için çabalıyor.

Bilindiği gibi rüzgar akışının enerji kullanım katsayısı en iyi ihtimalle %30'a ulaşır, oldukça gürültülüdürler ve yakındaki alanların doğal ısı dengesini bozarak geceleri yer hava katmanının sıcaklığını artırırlar. Ayrıca kuşlar için de çok tehlikelidirler ve önemli alanları işgal ederler.

Hangi alternatifler mevcut? Aslında modern mucitlerin yaratıcılığı sınır tanımıyor ve alternatif seçenekler birçoğu icat edildi.

Sektördeki en sıra dışı ve dikkat çekici alternatif rüzgar türbini tasarımlarından 5'ine bir göz atalım.

2010'dan beri, Amerikan şirketi Massachusetts Araştırma Enstitüsü'nde kurulan Altaeros Energies, yeni nesil rüzgar türbinleri geliştiriyor. Yeni tip rüzgar jeneratörleri, geleneksel rüzgar jeneratörlerinin ulaşamadığı 600 metreye kadar irtifalarda çalışacak şekilde tasarlandı. O kadar yüksek rakımlardadır ki, dünya yüzeyine yakın rüzgarlardan 5-8 kat daha kuvvetli olan en kuvvetli rüzgarlar sürekli esmektedir.

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

Geliştiriciler, bu teknolojinin kilovatsaat başına 18 sent maliyetle elektrik üreteceğini iddia ediyor; bu, Alaska'daki normal rüzgar enerjisi maliyetinin yarısı kadar. 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 parçası olacak ve ilgili altyapıdan uzak alanlarda İnternet sağlamanın uygun bir yolu olacak.

Böyle bir sistem kurulduğunda personel gerektirmez, geniş bir alan kaplamaz ve neredeyse sessizdir. Uzaktan kontrol edilebilir ve sadece 1-1,5 yılda bir bakım gerektirir.

Oluşturmak için başka bir ilginç çözüm sıradışı tasarım Birleşik Arap Emirlikleri'nde rüzgar enerjisi santrali hayata geçiriliyor. Abu Dabi'den çok uzak olmayan bir yerde, geliştiriciler tarafından "Rüzgar Sapı" adı verilen oldukça sıra dışı bir rüzgar enerjisi santrali inşa etmeyi planladıkları Madsar şehri inşa ediliyor.

Bu projenin tasarımını geliştiren New York tasarım şirketi Atelier DNA'nın kurucusu, asıl fikrinin doğada elektrik üretmeye hizmet edebilecek kinetik bir model bulmak olduğunu ve böyle bir modelin bulunduğunu söyledi. Her biri yaklaşık 55 metre yüksekliğinde 1203 karbon fiber gövde beton temeller 20 metre genişliğinde, birbirinden 10 metre mesafeyle monte edilecek.

Saplar kauçukla güçlendirilecek ve tabanda yaklaşık 30 cm genişliğe sahip olacak ve üstte 5 santimetreye kadar darlaşacaktır. Her bir sap, basınca maruz kaldığında elektrik akımı üreten piezoelektrik malzemeden yapılmış alternatif elektrot katmanları ve seramik diskler içerecektir.

Saplar rüzgarda sallandıkça diskler sıkışarak bir elektrik akımı üretecektir. Bıçak gürültüsü yok rüzgar türbinleri, kuş kaybı yok, rüzgardan başka bir şey yok.

Fikir, bataklıkta sallanan sazlıkları gözlemlemekten doğdu.

Atelier DNA'nın Windstalk projesi, Madsar sponsorluğunda düzenlenen ve yenilenebilir kaynaklar kullanarak enerji üretebilecek uluslararası bir başvuru alanından en iyi sanat eserini seçmek için düzenlenen Land Art Generator yarışmasında ikinci oldu.

Bu olağandışı rüzgar istasyonunun kapladığı alan 2,6 hektarı kaplayacak ve güç, benzer bir alanı kaplayan geleneksel bir rüzgar jeneratörüne karşılık gelecektir. Sistem, geleneksel mekanik sistemlerde bulunan sürtünme kayıplarının olmaması nedeniyle verimlidir.

Her bir gövdenin tabanında, Cambridge, Massachusetts'te geliştirilen Levant Power sistemine benzer bir amortisör ve silindir sistemi kullanarak gövdeden gelen torku dönüştüren bir jeneratör bulunacaktır.

Projede çalışan çalışanlar, rüzgarın sabit olmaması nedeniyle biriken enerjinin rüzgar olmadığı zamanlarda da kullanılabilmesi için enerji depolama sistemi kullanılacağını açıkladı.

Her gövdenin tepesinde, parlaklığı doğrudan rüzgarın gücüne ve o anda üretilen elektrik miktarına bağlı olacak bir LED ışık bulunacaktır.

Windstalk, kaotik bir sallanma hareketi ile çalışacak ve bu da elemanların geleneksel kanatlı rüzgar jeneratörleriyle mümkün olandan çok daha yakın yerleştirilmesine olanak sağlayacak.

Benzer bir sistemin su altında baş aşağı duracağı okyanus akıntılarının ve dalgalarının enerjisini dönüştürmek için benzer bir proje olan Wavestalk geliştiriliyor.

Tunuslu Saphon Energy'nin Windstalk gibi geliştirdiği proje kanatsız bir rüzgar jeneratörü ancak bu sefer cihaz yelken tipi bir tasarıma sahip.

Uydu anteni şeklindeki bu sessiz jeneratöre Saphonian adı veriliyor. Dönen parçaları yoktur ve kuşlar için tamamen güvenlidir. Jeneratör ekranı rüzgarın etkisiyle ileri geri hareket ederek hidrolik sistemde titreşimler oluşturur.

Projenin amacı rüzgar jeneratörlerinin rüzgar akışının kullanımına ilişkin performansını artırmaktır. Rüzgar, kelimenin tam anlamıyla, rüzgarın etkisi altında ileri geri hareket eden bir yelkene bağlanmıştır; oysa kanatlar, rotor veya dişliler yoktur. Bu etkileşim, pistonlar kullanılarak daha fazla kinetik enerjinin mekanik enerjiye dönüştürülmesine olanak tanır.

Enerji, hidrolik akümülatörlerde depolanabileceği gibi, bir jeneratör aracılığıyla elektriğe dönüştürülebilir veya onun yardımıyla bazı mekanizmalar döndürülebilir. Geleneksel rüzgar jeneratörlerinin verimi %30 ise bu yelken tipi jeneratör %80 verim sağlıyor. Verimliliği, bıçak tipi yel değirmenlerini 2,3 kat aşıyor.

Rüzgar türbininde (kanatlar, göbekler, dişli kutuları) olduğu gibi pahalı bileşenlerin bulunmaması nedeniyle, Saphonian durumunda ekipman maliyetleri %45'e kadar azalır.

Saphonian'ın aerodinamik şekli, türbülanslı rüzgar akımlarının yelken gövdesi üzerinde çok az etkisi olması ve aerodinamik kuvvetin yalnızca artması avantajına sahiptir. Rüzgar türbinlerinin kentsel alanlarda kullanılmamasının nedeni türbülanstır, ancak Saphonian da orada kullanılabilir. Ayrıca zararlı akustik ve titreşim faktörleri de en aza indirilmiştir. Saphon Enerji, inovasyon geliştirme çabalarından dolayı KPMG'den ödül aldı.

Rüzgar enerjisinin kullanımına yönelik bir başka devrim niteliğindeki yaklaşım, 2008 yılında Kaliforniyalı coşkulu bir mucit tarafından hayata geçirildi. Küçük şehirler için büyük rüzgar türbinleri 30 katlı bir bina büyüklüğündedir ve kanatları bir Boeing 747'nin kanatları boyutuna ulaşmaktadır.

Bu dev jeneratörler kesinlikle çok fazla güç üretiyor ancak bu tür sistemlerin üretimi, nakliyesi ve kurulumu karmaşık ve pahalı. Buna rağmen sektör her yıl yüzde 40’ın üzerinde büyüyor. Kaliforniya'dan Doug Selsam'ın iddialı hedefini belirlemeden önce düşündüğü şey tam olarak buydu. 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 yerleştirerek sonunda amacına ulaştı. Uzun şaftın bir ucunu jeneratöre bağladı, diğer ucunu ise yükseklere fırlattı. balonlar helyum ile. Sistem beklendiği gibi çalıştı.

Doug ders kitaplarında maksimum verimi elde etmek için tek vidalı bir türbinin yeterli olduğunu okumuştu ancak Doug'ın şüpheleri vardı. Farklı düşünüyordu: Ne kadar çok rotor olursa, o kadar fazla rüzgar enerjisi kullanılabilir.

Her rotorun doğru açıda konumlandırılması durumunda her rotor kendi rüzgarını alacaktır ve bu da üretim verimliliğini artıracaktır.

Elbette bu, fiziği karmaşıklaştırıyor çünkü artık yalnızca yanındaki rotordan gelen akışı değil, her rotorun kendi akışını da yakaladığından emin olmamız gerekiyordu. Rüzgara göre şaft için en uygun açıyı ve rotorlar arasındaki ideal mesafeyi bulmak gerekiyordu. Ve sonuçta kazanımlar daha az malzeme kullanılarak elde edildi.

2003 yılında mucit, Kaliforniya Enerji Komisyonu'ndan 3.000 watt'lık, yedi rotorlu bir türbin geliştirmek için 75.000 dolarlık bir hibe aldı. Bu zorluk başarıyla tamamlandı ve Doug Selsam, 2000 watt'lık çift rotorlu türbinlerinin 20'sinden fazlasını halihazırda birkaç ev sahibine sattı. Bu cihazları banliyödeki garajında ​​yaptı.

Doug'ın fikri, ticari dünyada onu büyük yapma potansiyeline sahip olan birkaç fikirden biriydi. Selsam, iki rotorun sadece başlangıç ​​olduğunu söylüyor. Muhtemelen bir gün çok rotorlu türbinlerinin gökyüzünde bir mil kadar uzandığını görecek.

Ofisi Hollanda'nın Rotterdam kentinde bulunan Archimedes, doğrudan konut binalarının çatılarına monte edilebilecek sıra dışı rüzgar türbinleri konseptini geliştirdi.

Projenin yazarlarına göre, etkili, düşük gürültülü bir tasarım tam olarak sağlayabilir küçük ev elektrik ve bu tür jeneratörlerden oluşan bir kompleks, birlikte çalışarak, büyük bir binanın harici elektrik kaynaklarına bağımlılığını tamamen sıfıra indirebilir. Yeni rüzgar türbinlerine Liam F1 adı veriliyor.

Bir konut binasının herhangi bir duvarına veya çatısına 1,5 metre çapında ve yaklaşık 100 kilogram ağırlığında küçük bir türbin monte edilebilir. Tipik olarak teraslı çatıların yüksekliği 10 metredir ve ülkedeki rüzgar neredeyse her zaman güneybatıdan esmektedir. Bu koşullar türbinin çatıya doğru şekilde yerleştirilmesi ve rüzgar enerjisinin etkin bir şekilde kullanılması için yeterlidir.

Geleneksel rüzgar türbinlerinin iki sorunu burada çözülüyor: geleneksel kanatlı türbinlerin gürültüsü ve hantal ekipmanların kurulumunun yüksek maliyeti. Geleneksel rüzgar jeneratörlerinde kurulum maliyetleri çoğu zaman karşılanamamaktadır. Liam türbininin gürültü seviyesi yaklaşık 45 dB'dir ve bu, yağmurun gürültüsünden bile daha sessizdir (ormandaki yağmurun gürültüsü 50 dB'dir).

Salyangoz kabuğu şeklindeki türbin, rüzgar gülüne benzer şekilde rüzgarda dönerek hava akışını yakalıyor, hızını düşürüyor ve yön değiştiriyor. Şirket müdürü Marinus Miremeta, yenilikçi türbinin verimliliğinin, rüzgar enerjisinde teorik olarak mevcut olan maksimum verimliliğin %80'ine ulaştığını iddia ediyor. Ve bu zaten oldukça yeterli.

Hollanda'da ortalama bir aile yılda 3.300 kWh elektrik enerjisi tüketiyor. Geliştiricilere göre bu enerjinin yarısı, en az 4,5 m/s rüzgar hızına sahip bir Liam F1 türbini tarafından sağlanabiliyor.

Bir evin çatısındaki üçgenin köşelerine bu tür üç türbin yerleştirebilirsiniz, daha sonra türbinlerin her birine rüzgar sağlanacak ve birbirlerine müdahale etmeyecek, tam tersine birbirlerine yardımcı olacaklardır.

Eğer Hakkında konuşuyoruz Türbülanslı akışların meydana geldiği bir şehirde kurulum konusunda üretici, şehrin çatılarına monte edilen rüzgar jeneratörlerinin hafifçe yükseltilmesini, komşu evlerin duvarlarının rüzgar akışlarına müdahale etmemesi için direklere monte edilmesini öneriyor.

Yeni türbinin kurulum dahil tahmini maliyeti 3.999 Euro'dur. Cihazın boyutu bir metreden büyük olduğundan kullanımı için özel bir lisans gerekebiliyor, bu nedenle şirket son çare olarak 0,75 metre çapında mini Liam türbinleri de üretiyor.

Üreticiler türbinlerini yalnızca konut ve endüstriyel binalara güç sağlamak için değil aynı zamanda deniz araçlarına da güç sağlamak için kullanmayı planlıyor.

Gördüğünüz gibi rüzgar jeneratörü üreticilerinin pek çok ilginç alternatifi var.

INVELOX'un Sheerwind rüzgar türbininin geleneksel türbinlerden altı kat daha fazla enerji ürettiği söyleniyor. Bu teknoloji akışkanlar dinamiği alanında yeni değil, ancak enerji üretmenin yeni bir yoludur ve eğer başarılı olduğu ortaya çıkarsa, tüm rüzgar enerjisi endüstrisinin gelişimine güçlü bir ivme kazandıracaktır.

Çalışma prensibine daha yakından bakalım.

ABD'nin Minnesota eyaletindeki enerji şirketi SheerWind, yeni nesil rüzgar jeneratörü Invelox'un test sonuçlarını açıkladı. Şirket, test sırasında türbinin, geleneksel kule rüzgar türbinlerinin aynı sürede üretebileceğinden altı kat daha fazla enerji üretebildiğini iddia ediyor. Ayrıca Invelox ile rüzgar enerjisi üretmenin maliyetleri daha düşük olduğundan doğal gaz ve hidroelektrikle eşit şartlarda rekabet edebilirler.

Invelox, yüksek rüzgar hızlarına dayanmadığı için rüzgar enerjisine yeni bir yaklaşım getiriyor. Invelox türbini her hızdaki rüzgarı, hatta yer üzerindeki hafif esintileri bile yakalama kapasitesine sahiptir. Yakalanan rüzgar kanal boyunca ilerleyerek yol boyunca hızlanır. Ortaya çıkan kinetik enerji yerdeki bir jeneratöre güç sağlar. SheerWind, kulenin tepesinden gelen hava akışını birleştirerek daha küçük türbin kanatlarıyla ve en hafif rüzgarlarda bile daha fazla güç üretilebileceğini söylüyor.

Bu eğlenceli kule bir baca gibi davranarak rüzgarı her yönden yerdeki türbin jeneratörüne yönlendiriyor. Rüzgarı dar bir kanaldan geçirerek aslında akışın hızını artıran ve aynı zamanda basıncını düşüren bir reaksiyon etkisi yaratır. Bu sürecin bir adı var: Venturi etkisi ve geçidin en dar kısmında bulunan türbinin daha hızlı dönmesini sağlıyor.

Bu sayede kule son derece düşük rüzgar hızlarında bile elektrik üretebiliyor ve bu da onu mevcut rüzgar enerjisi teknolojilerinden son derece avantajlı bir şekilde ayırıyor. Bu fikir o kadar basit, zarif ve umut verici ki, bu umut verici alternatif enerji alanındaki birçok sorunun cevabı olabilir. Daha düşük başlangıç ​​yatırımına ek olarak ve artan güç ve verimlilik açısından, aynı zamanda rüzgar türbinlerinde sıklıkla ölen kuşlar ve yarasalar sorununu da çözmektedir (bu cihazlarla ilgili gerçekten ciddi bir sorundur).

Altı kat daha fazla güç iddialarına gelince, performansta ilerleme vaat eden birçok yeni teknolojide olduğu gibi, buna da dikkatle yaklaşılmalıdır. SheerWind'in iddiası, tam metodolojisi tam olarak belli olmayan kendi karşılaştırmalı testlerine dayanmaktadır.

Bir SheerWind temsilcisi, "Aynı Invelox türbin jeneratörünü kullandık ve onu geleneksel yel değirmenlerinde olduğu gibi kuleye monte ettik" dedi. "Rüzgar hızını ölçtük ve çıkış gücü. Daha sonra aynı türbin jeneratör sistemini tekrar yerleştirip serbest rüzgar hızını, INVELOX içindeki rüzgar hızını ve gücünü ölçtük. Daha sonra 5 ila 15 günlük bir süre boyunca (teste bağlı olarak) hız ve güç niteliklerini ölçtük ve enerjiyi kW/saat cinsinden hesapladık. Bir zamanlar yüzde altı yüz daha fazla enerji vardı. Ortalama olarak sonuçlar yüzde 81 ila 660 arasında değişiyordu; ortalama ise yaklaşık yüzde 314 daha fazla enerji anlamına geliyordu."

Invelox 1,5 km'ye varan rüzgar hızlarında çalışabiliyor. Invelox rüzgar türbininin 1 kilovatlık kurulumu yalnızca 750 dolara mal oluyor. Üretici ayrıca işletme maliyetlerinin geleneksel teknolojiye sahip türbinlerle karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha düşük olduğunu iddia ediyor. Küçük boyutu nedeniyle sistemin, tıpkı Ewicon emniyet türbini gibi, kuşlar ve diğer yabani hayvanlar için daha güvenli olduğu iddia ediliyor. Sistem aynı zamanda birden fazla türbini bir jeneratöre bağlayabilme yani aynı jeneratörden enerji alabilme özelliğine de sahiptir.

Gelişmiş ülkeler uzun süredir rüzgar enerjisi de dahil olmak üzere yenilenebilir enerji kaynaklarına güveniyorlar. Sonuç olarak dünyada faaliyet gösteren tüm nükleer santrallerin toplam kapasitesi 400 bin MW'ın biraz üzerinde, rüzgâr santrallerinin toplam kapasitesi ise 500 bin MW'ı aştı! Ancak rüzgar enerjisine önem verilen ülkelerde ne Gazprom ne de RAO UES var. Tıpkı yağ iğnesine takılmak gibi... Ama acı şeylerden bahsetmeyelim.

Bu nedenle, tekellerin ve klan sisteminin her şeye kadir olmadığı ülkelerde, yatay dönme eksenine sahip pervane tipi rüzgar jeneratörleri hakimdir. Bu tür jeneratörler, pahalı temellere sahip güçlü destek kuleleri gerektirir ve bu da geri ödeme süresini artırır. Ayrıca bu tür birimler güçlü düşük frekanslı gürültü kaynaklarıdır. Pervane "yel değirmeni" dakikada yalnızca 15-30 devir hızla döner ve dişli kutusundan sonra hız 1500'e çıkar, bunun sonucunda elektrik üreten jeneratör şaftı da aynı hızda döner. Bu klasik şemaönemli dezavantajları vardır: dişli kutusu karmaşık ve pahalı bir mekanizmadır (tüm rüzgar jeneratörünün maliyetinin% 20'sine kadar), mevsimsel olarak değiştirilmeyi gerektirir ve çok çabuk aşınır (bkz.).

Rüzgar türbini gelişiminin önemi

Bu koşullar alıcı çemberini sınırlıyor ve onları geleneksel rüzgar enerjisi jeneratörlerine alternatif aramaya zorluyor. Dikey eksenli rüzgar türbinleri çeliği modern trend. Sessizdirler ve büyük sermaye harcamaları gerektirmezler; bakımı yatay eksenel türbinlere göre daha basit ve daha ucuzdur. Yatay eksenli rüzgar jeneratörleri, maksimum rüzgar hızında koruyucu bir moda (otorotasyon) aktarılır; bu, yapının tahrip edilmesiyle doludur. Bu modda pervanenin çarpan ve jeneratör ile bağlantısı kesilir ve elektrik üretilmez. Ve rotorlar dikey eksen Aynı rüzgar hızında yatay eksenli rotorlara göre önemli ölçüde daha düşük mekanik gerilime maruz kalırlar. Ek olarak, ikincisi pahalı rüzgar yönlendirme sistemleri gerektirir.

Çok yakın zamana kadar, VAWT için bir hız katsayısı (maksimum hız oranı) elde etmenin imkansız olduğuna inanılıyordu. doğrusal hız kanatların rüzgar hızına oranı) birlikten daha büyüktür. Yalnızca belirli rotor türleri için geçerli olan bu aşırı geniş öncül, dikey eksenli rüzgar türbinleri için rüzgar enerjisinin maksimum kullanımının yatay eksenli pervaneli rüzgar türbinlerinden daha düşük olduğu yönünde yanlış bir sonuca varılmasına yol açmıştır. bu tip rüzgar türbini neredeyse 40 yıldır hiç geliştirilmedi. Ve ancak 60'lı ve 70'li yıllarda, önce Kanadalı, ardından Amerikalı ve İngiliz uzmanlar tarafından, bu sonuçların kanatların 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 enerjisi kullanım katsayısı, yatay eksenel (pervaneli tip) rotorlarınkinden daha düşük değildir. Dikey eksenel rotorların aerodinamiğine ilişkin teorik araştırma hacminin ve bunlara dayalı rüzgar jeneratörlerini geliştirme ve çalıştırma deneyiminin yatay eksenel rotorlardan çok daha az olması da önemli bir rol oynamaktadır.

Rüzgar enerjisi kullanımının verimliliği, yatay dönme eksenine sahip dünyanın en iyi rüzgar jeneratörlerinden daha düşük olmayan, diğerlerinden farklı, dikey eksen tipi bir rüzgar türbini (uluslararası tanım VAWT) yaratılmıştır. Dikey rüzgar jeneratörlerinin tasarımına yenilikçi, çok yönlü bir yaklaşım, diğer şeylerin yanı sıra, çevresine birçok kanat yelkeninin takıldığı, alçak monteli, dayanıklı bir rotorun kullanımına dayanmaktadır.

Rotor, şasi tekerlekleri nedeniyle temel üzerinde sabit bir konumda sabit bir eksen etrafında dönmesine olanak tanıyan tekerlekli şasinin destek payandalarıyla donatılmıştır. Birçok yelken kanadı aerodinamik kuvvetlerden dolayı büyük bir tork yaratır. Bu tasarımı güç yoğunluğu açısından rekor kılan şey nedir? Rotor çapı 10 metre olabilir. Üstelik böyle bir rotor üzerine 200'den fazla alana sahip kanatların takılması mümkündür. metrekare yüz kilowatt'a kadar elektrik üretilmesine olanak sağlayacak.

Ünitelerin boyutları ve ağırlığı

Üstelik bu tür birimlerin ağırlığı o kadar küçüktür ki binaların çatılarına monte edilebilir ve böylece onlara özerk bir güç kaynağı sağlanabilir. Veya dağlarda elektrik hattı bulunmayan bir cisme elektrik sağlamak mümkündür. Gücün keyfi olarak büyük bir değere arttırılması, bu tür birimlerin kopyalanmasıyla elde edilebilir. Yani birçok benzer tesisat kurarak gerekli güce ulaşıyoruz.

Teknik verimlilik

Teknik verimliliğe gelince. Kanat yüksekliği 800 mm ve enine boyutu 800 mm olan prototipimiz, 11 m/s rüzgar hızında, 225 W (75 rpm'de) mekanik güç geliştirdi. Aynı zamanda dünya yüzeyinden bir metreden daha az bir yükseklikte duruyordu. Http://www.rktp-trade.ru kaynağına göre, karşılaştırılabilir güç (300 W), altı metrelik bir direğe monte edilmiş beş kanatlı dikey bir rüzgar türbini tarafından geliştirilir ve bir direğe monte edilmiş beş adet 1200 mm kanata sahiptir. toplam çap 2.000 mm'dir. Yani, karşılaştırılan yel değirmenlerinin rüzgarla süpürülen alanlarını eşit olarak alırsak, prototipin bilinen yel değirmeninden 2,5...3 kat daha fazla enerji verimli olduğu ortaya çıkar; zemin, sınır yüzeyine yakınlığı nedeniyle daha zayıftır ve belirgin bir türbülanslı yapıya sahiptir.

Buna dayanarak, açıklanan analogun rüzgar enerjisi kullanım faktörüne (WEC) 0,2 eşit olduğunu bilerek, prototip WEC'yi 0,48 olarak tahmin edebiliriz; bu, Savonius ve Daria tipi VAWT'lerden çok daha yüksektir ve dünya çapındaki rüzgar enerjisine karşılık gelir. yatay eksenli rüzgar jeneratörlerinin en iyi örnekleri. Aynı zamanda, prototipin malzeme tüketimi ve maliyeti, rüzgar yönlendirme mekanizmalarına ve pahalı bir planet tipi yükseltici dişli kutusuna sahip yüksek monteli bir motor bölmesine sahip pervaneye monteli rüzgar türbinlerinden çok daha düşüktür.

Rüzgar türbini rotorlarının verimliliğinin karşılaştırmalı değerlendirmesi çeşitli türler - Tablo 1.

VAWT Dikey Eksenli Rüzgar Türbininin Avantajları

• Cihaz herhangi bir rüzgar yönünde aynı yönde döner. Yatay rüzgar jeneratörlerinin motor kaportalarının rüzgara doğru yönlendirilmesi gerekir, bu da tasarımın maliyetini arttırır ve dönme mekanizmasının hareketli parçalarının servis ömrünü azaltır.
• VAWT'de elektrik üretimi 5 m/s rüzgar hızında başlar.
• Türbin, yüksek aerodinamik kanat kalitesine ve yenilikçi bir mimariye sahip olup, en az %47 oranında rüzgar enerjisi verimliliği elde edilmesini sağlar.
• Türbin jeneratör bakımı gerektirmez (fırçalar ve yataklar olmadan halka şeklinde düz doğrusal).
• Ek modüller takılarak artan güç elde edilir.
• VAWT muhafazanın yakınına monte edildiğinde herhangi bir kısıtlamaya sahip değildir ve kabul edilemez elektromanyetik ve akustik radyasyon yaratmaz. Bu, türbinlerin tesise kurulmasına olanak sağlar. Yerleşmelerçatılar dahil çok katlı binalar Manzara manzaralarına zarar vermeden.
• VAWT kesinlikle zararsızdır ve göçmen kuşların göç yolları üzerine kurulabilir.
• Türbin kuvvetli rüzgarlara dayanıklıdır ve hatta dayanabilir kasırga rüzgarı. Bu, dikey türbin kanatlarının hücum açılarını otomatik olarak değiştiren bir mekanizma ile elde edilir (şekiller yukarıda gösterilmiştir).
• VAWT, taşınması ve kurulumu kolay, hafif ve basit bileşenlere sahiptir.
• Türbin yıldırımdan korunmaktadır.

Bugüne kadar, türbinin mekanik kısmının tam boyutlu 3 boyutlu modeli (8 m dikey kanat yüksekliğinde) ve ayrıca rotorun ve dönme ünitesinin parçalarının ve düzeneklerinin çalışma çizimleri tamamlandı. tamamlandı. Elektrik jeneratörü ve kanatlarına ilişkin çizimler, “fiyat - kalite” kriterine maksimum uyum dikkate alınarak geliştirilmiştir.

Proje, tam boyutlu bir VAWT numunesinin (dikey kanat yüksekliği 8 m) tasarımını, üretimini ve test edilmesini içermektedir. Daha sonra düzenlenmesi planlanıyor endüstriyel üretim Bu tür kurulumlar, pilot modelde hata ayıklandıktan sonra, bu tür kurulumlar kırsal alanlardaki elektriksiz alanlara ve şehirlerdeki binalara kurulmaktadır.

Yenilikçi rüzgar jeneratörünün uygulama alanları prensip olarak analoglarınınkilerle aynıdır. Yani sabit kaynakların bulunmadığı yerlerde elektrik üretimi yapılmasının yanı sıra diğer elektrik üretim yöntemlerinin kullanılmasının ekonomik açıdan karlı olmadığı yerlerde elektrik üretimi yapılmasıdır. Özellikle bunlar, işaret lambaları ve radyo işaretleri, sınır karakolları ve sınır direkleri, otomatik meteoroloji ve hava seyrüsefer direkleri gibi özerk güç kaynağı gerektiren özel amaçlı nesnelerdir.

Doğal kaynakların sürekli tükenmesi, Son zamanlardaİnsanlık alternatif enerji kaynakları aramakla meşgul. Günümüzde oldukça fazla sayıda alternatif enerji türü bilinmektedir ve bunlardan biri rüzgar enerjisinin kullanılmasıdır.

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

Rüzgar jeneratörünün çalışma prensibi:

• Rüzgar, torku bir dişli kutusu aracılığıyla jeneratör miline ileten kanatlı bir tekerleği döndürür.
• İnvertör, alınan doğru elektrik akımını alternatif akıma dönüştürme görevini yerine getirir.
• Pil, rüzgar olmadığında ağa voltaj sağlamak üzere tasarlanmıştır.

Bir rüzgar türbininin gücü doğrudan rüzgar çarkının çapına, direğin yüksekliğine ve rüzgar kuvvetine bağlıdır. Şu anda rüzgar jeneratörleri 0,75 ila 60 m veya daha fazla kanat çapına sahip olarak üretilmektedir. Tüm modern rüzgar türbinlerinin en küçüğü G-60'tır. Beş kanatlı rotorun çapı sadece 0,75 m olup, 3-10 m/s rüzgar hızında 60 W güç üretebilmektedir, ağırlığı ise 9 kg'dır. Bu kurulum aydınlatma, pillerin şarj edilmesi ve iletişim ekipmanlarının çalıştırılması için başarıyla kullanılmaktadır.

Tüm rüzgar jeneratörleri çeşitli prensiplere göre sınıflandırılabilir:

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

Dönme eksenine göre sınıflandırma:

• Yatay.
• Dikey.

En popülerleri yatay rüzgar jeneratörleridir, türbinin dönme ekseni yere paraleldir. Kanatları rüzgara karşı dönen bu tipe "yel değirmeni" adı verilir. Yatay rüzgar jeneratörlerinin tasarımı, baş kısmının (rüzgar arayışında) otomatik olarak dönmesini ve ayrıca düşük güçlü rüzgarı kullanmak için kanatların dönmesini sağlar.

Dikey rüzgar türbinleri çok daha az verimlidir. Böyle bir türbinin kanatları, rüzgarın herhangi bir yönünde ve kuvvetinde yer yüzeyine paralel olarak döner. Herhangi bir rüzgar yönünde rüzgar çarkı kanatlarının yarısı daima rüzgara karşı döndüğünden, rüzgar değirmeni gücünün yarısını kaybeder ve bu da tesisin enerji verimliliğini önemli ölçüde azaltır. Ancak bu tip rüzgar türbinlerinin dişli kutusu ve jeneratörü yerde bulunduğundan kurulumu ve bakımı daha kolaydır. Dikey bir jeneratörün dezavantajları şunlardır: pahalı kurulum, önemli işletme maliyetleri ve ayrıca böyle bir rüzgar türbininin kurulumunun çok fazla alan gerektirmesi gerçeği.

Rüzgar jeneratörleri yatay tip elektrik üretimine daha uygun endüstriyel ölçekli Rüzgar santralleri sistemi oluşturulması durumunda kullanılırlar. Dikey olanlar genellikle küçük özel çiftliklerin ihtiyaçları için kullanılır.

Bıçak sayısına göre sınıflandırma:

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

Kanat sayısına bağlı olarak, tüm kurulumlar iki, üç ve çok kanatlı (50 veya daha fazla kanat) olarak bölünmüştür. Gerekli miktarda elektrik üretmek için gerekli olan dönme olgusu değil, gerekli devir sayısına ulaşmaktır.

Her bir kanat (ek) rüzgar çarkının toplam direncini arttırır, bu da jeneratörün çalışma hızına ulaşmasını zorlaştırır. Bu nedenle, çok kanatlı kurulumlar aslında daha düşük rüzgar hızlarında dönmeye başlar, ancak bunlar, örneğin su pompalarken olduğu gibi dönme olgusunun kendisinin önemli olduğu durumlarda kullanılır. Çok sayıda kanadı olan rüzgar jeneratörleri pratikte elektrik üretmek için kullanılmamaktadır. Ayrıca üzerlerine dişli kutusu takılması önerilmez çünkü bu, tasarımı zorlaştırır ve aynı zamanda daha az güvenilir hale getirir.

Bıçak malzemelerine göre sınıflandırma:

• Sert kanatlı rüzgar jeneratörleri.
• Yelkenli rüzgar jeneratörleri.

Yelken kanatlarının imalatının çok daha basit olduğu ve bu nedenle sert metal veya fiberglastan daha ucuz olduğu unutulmamalıdır. Ancak bu tür tasarruflar beklenmedik harcamalara neden olabilir. Rüzgar çarkının çapı 3 m ise 400-600 rpm jeneratör hızında kanadın ucu 500 km/saat hıza ulaşır. Havanın kum ve toz içerdiği göz önüne alındığında, bu gerçek, sabit çalışma koşulları altında bıçakların uçlarına uygulanan korozyon önleyici filmin yıllık olarak değiştirilmesini gerektiren sert bıçaklar için bile ciddi bir testtir. Korozyon önleyici filmi güncellemezseniz sert bıçak yavaş yavaş performans özelliklerini kaybetmeye başlayacaktır.

Yelken tipi kanatların yılda bir kez değil, ilk ciddi rüzgarın meydana gelmesinden hemen sonra değiştirilmesi gerekir. Bu nedenle, sistem bileşenlerinin önemli ölçüde güvenilirliğini gerektiren otonom güç kaynağı, yelken tipi kanatların kullanımını dikkate almamaktadır.

Pervane hatvesine göre sınıflandırma:

• Sabit pervane aralığı.
• Değişken pervane aralığı.

Elbette değişken pervane eğimi rüzgar jeneratörünün etkin çalışma hızı aralığını arttırır. Bununla birlikte, bu mekanizmanın devreye sokulması, kanat tasarımında bir komplikasyona, rüzgar çarkının ağırlığında bir artışa yol açmakta ve aynı zamanda rüzgar türbininin genel güvenilirliğini de azaltmaktadır. Bunun sonucu olarak yapının güçlendirilmesi ihtiyacı ortaya çıkıyor ve bu da sadece satın alma sırasında değil işletme sırasında da sistemin maliyetinde önemli bir artışa yol açıyor.

Modern rüzgar jeneratörleri, güçleri 100 ila 6 MW arasında değişen yüksek teknoloji ürünü ürünlerdir. Yenilikçi tasarımlara sahip rüzgar türbinleri, 2 m/s'den başlayan en zayıf rüzgar enerjisinin uygun maliyetli bir şekilde kullanılmasını mümkün kılar. Rüzgar jeneratörlerinin yardımıyla, bugün herhangi bir kapasitedeki ada veya yerel tesislere güç sağlama sorunlarını başarıyla çözmek mümkündür.

Rüzgar türbinleri

Rüzgar türbinlerinin çeşitleri. Yeni tasarımlar ve teknik çözümler

Rüzgar enerjisi çeşitliliğiyle şaşırtıyor ve sıradışı tasarım Rüzgar jeneratörü tasarımları. Rüzgar jeneratörlerinin mevcut tasarımları ve önerilen projeler, yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak çalışan diğer tüm mini enerji kompleksleriyle karşılaştırıldığında, teknik çözümlerin özgünlüğü açısından rüzgar enerjisini rekabetin dışında bırakmaktadır.

Şu anda rüzgar jeneratörlerinin birçok farklı kavramsal tasarımı bulunmaktadır ve bunlar rüzgar çarklarının tipine (rotorlar, türbinler, pervaneler) bağlı olarak iki ana tipe ayrılabilmektedir. Bunlar yatay dönme eksenine (kanatlı) ve dikey eksene (döner, H şekilli türbinler olarak adlandırılan) sahip rüzgar türbinleridir.

Yatay dönme eksenine sahip rüzgar türbinleri

Yatay dönme eksenine sahip rüzgar türbinleri. Yatay dönme eksenine sahip yel değirmenlerinde rotor mili ve jeneratör üst kısımda yer alır ve sistemin rüzgara doğru yönlendirilmesi gerekir. Küçük rüzgar türbinleri rüzgar gülü sistemleri kullanılarak yönlendirilirken, daha büyük (endüstriyel) kurulumlarda rüzgar sensörleri ve dönme eksenini rüzgara çeviren servolar bulunur. Çoğu endüstriyel rüzgar türbini, sistemin mevcut rüzgar hızına uyum sağlamasına olanak tanıyan dişli kutuları ile donatılmıştır. Direğin arkasında türbülanslı akışlar yaratması nedeniyle rüzgar çarkı genellikle hava akışına ters yönde yönlendirilir. Rüzgar çarkının kanatları, şiddetli rüzgarlarda direk ile temas etmesini önleyecek kadar güçlü yapılmıştır. Bu tip rüzgar türbinleri ek rüzgar yönlendirme mekanizmalarının kurulumunu gerektirmez.

Yatay eksenli rüzgar çarkı

Rüzgar çarkı farklı sayıda kanatla yapılabilir: karşı ağırlıklı tek kanatlı rüzgar jeneratörlerinden çok kanatlı rüzgar jeneratörlerine (kanat sayısı 50 veya daha fazla olanlara kadar). Yatay eksenli rüzgar çarkları dönüşler bazen sabit yönde gerçekleştirilir; rüzgar yönüne dik dikey bir eksen etrafında dönemezler. Bu tip rüzgar jeneratörü yalnızca tek bir hakim rüzgar yönü olduğunda kullanılır. Çoğu durumda, rüzgar çarkının takıldığı sistem (sözde kafa) rüzgar yönünde yönlendirilmiş, dönerdir. Küçük rüzgar jeneratörleri bu amaç için kuyruk kanatlarını kullanırken, daha büyük rüzgar jeneratörleri yönlendirmeyi kontrol etmek için elektronikleri kullanır.

Yüksek rüzgar hızlarında rüzgar çarkının dönüş hızını sınırlamak için, kanatların tüylü bir konuma monte edilmesi, kanatların üzerinde duran veya onlarla birlikte dönen valflerin kullanılması vb. dahil olmak üzere bir dizi yöntem kullanılır. Kanatlar doğrudan olabilir. Jeneratör miline sabitlenebilir veya bir tork, jantından ikincil şaft aracılığıyla bir jeneratöre veya başka bir çalışma makinesine iletilebilir.

Mevcut direk yüksekliği endüstriyel rüzgar jeneratörü 60 ile 90 m arasında değişmektedir. Rüzgar çarkı dakikada 10-20 dönüş yapmaktadır. Bazı sistemlerde, rüzgar hızına bağlı olarak rüzgar çarkının daha hızlı veya daha yavaş dönmesini sağlarken aynı zamanda güç üretimini koruyan, değiştirilebilir bir dişli kutusu bulunur. Tüm modern rüzgar jeneratörleri, çok fazla rüzgar olması durumunda olası bir otomatik durdurma sistemi ile donatılmıştır. Güçlü rüzgarlar.

Yatay eksenin ana avantajları şunlardır: atmosferik koşullara bağlı olarak rüzgar enerjisinin maksimum kullanımına olanak tanıyan değişken türbin kanatları eğimi; yüksek bir direk daha güçlü rüzgarlara “ulaşmanızı” sağlar; Rüzgar çarkının rüzgara dik yönü nedeniyle yüksek verimlilik.

Aynı zamanda yatay eksenin bir takım dezavantajları vardır. Bunlar arasında 90 m yüksekliğe kadar yüksek direkler ve taşınması zor olan uzun kanatlar, direğin büyüklüğü, ekseni rüzgara yönlendirme ihtiyacı vb.

Dikey dönme eksenine sahip rüzgar motorları. Böyle bir sistemin temel avantajı, rüzgar türbini herhangi bir yönden gelen rüzgarı kullandığından eksenin rüzgara doğru yönlendirilmesine gerek olmamasıdır. Buna ek olarak, tasarım basitleştirilmiştir ve jiroskopik yükler azaltılmıştır, bu da kanatlarda, dişli sisteminde ve yatay dönme eksenine sahip diğer kurulum elemanlarında ek strese neden olur. Bu tür kurulumlar özellikle değişken rüzgarların olduğu bölgelerde etkilidir. Dikey eksenel türbinler, düşük rüzgar hızlarında ve rüzgar yönüne bakılmaksızın herhangi bir rüzgar yönünde çalışır, ancak verimliliği düşüktür.

Dikey dönme eksenine sahip bir türbin (H şeklinde türbin) oluşturma fikrinin yazarı, Fransız mühendis George Jean Marie Darius'tur (Jean Marie Darier). Bu tip rüzgar jeneratörünün patenti 1931'de alınmıştır. Yatay eksenli türbinlerin aksine, H şeklindeki türbinler, rotorun konumunu değiştirmeden yön değiştiren rüzgarı "yakalar". Bu nedenle bu tip rüzgar jeneratörlerinin “kuyruğu” yoktur ve namluya benzer. Rotor dikey bir dönme eksenine sahiptir ve iki ila dört kavisli kanattan oluşur.

Kanatlar, rüzgar akışından kanatlar üzerinde ortaya çıkan kaldırma kuvvetlerinin etkisi altında dönen uzamsal bir yapı oluşturur. Daria rotorunda rüzgar enerjisi kullanım katsayısı 0.300.35 değerlerine ulaşıyor. Son zamanlarda, düz kanatlı bir Darrieus döner motor üzerinde geliştirme çalışmaları yürütülmektedir. Artık Darrieus rüzgar jeneratörü, kanatlı tip rüzgar jeneratörlerinin ana rakibi olarak düşünülebilir.

Kurulum oldukça yüksek bir verime sahiptir ancak direk üzerinde ciddi yükler oluşturur. Sistem aynı zamanda rüzgarla üretilmesi zor olan büyük bir başlangıç ​​torkuna da sahiptir. Çoğu zaman bu dış etkiyle yapılır.

Diğer bir rüzgar çarkı türü ise Finli mühendis Sigurt Savonius tarafından 1922 yılında yaratılan Savonius rotorudur. Tork, rotorun dışbükey ve içbükey kısımlarının farklı direncinden dolayı hava rotorun etrafında aktığında ortaya çıkar. Çark basittir ancak rüzgar enerjisi kullanım faktörü çok düşüktür - yalnızca 0,1-0,15.

Dikey rüzgar jeneratörlerinin temel avantajı rüzgar yönlendirme mekanizmasına ihtiyaç duymamasıdır. Jeneratörleri ve diğer mekanizmaları tabanın yakınında alçak bir yükseklikte bulunur. Bütün bunlar tasarımı büyük ölçüde basitleştirir. Çalışma elemanları yere yakın konumlandırılmıştır, bu da onların bakımını 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 akış koşullarındaki önemli bir değişikliktir. Hava akışına karşı dönüş kayıpları nedeniyle, dikey dönüş eksenli rüzgar türbinlerinin çoğu, yatay eksenli rüzgar türbinlerinin neredeyse yarısı kadar verimlidir.

Rüzgar enerjisinde yeni çözüm arayışları devam ediyor ve halihazırda turbo yelken gibi orijinal icatlar var. Rüzgar jeneratörü, borunun uçları arasındaki sıcaklık farkı nedeniyle güçlü bir hava akışının meydana geldiği, 100 m yüksekliğinde uzun bir dikey boru şeklinde monte edilir. Elektrik jeneratörünün türbinle birlikte bir boruya monte edilmesi önerildi, bunun sonucunda hava akışı türbinin dönmesini sağlayacak. Bu tür rüzgar jeneratörlerini çalıştırma uygulamasının gösterdiği gibi, türbin döndürüldükten ve borunun alt kenarındaki havanın özel olarak ısıtılmasından sonra, sessiz bir rüzgarda (ve sakin) bile boruda güçlü ve sabit bir hava akışı oluşturulur. . Bu, bu tür rüzgar türbinlerini umut verici kılar, ancak yalnızca ıssız alanlarda (böyle bir tesis çalışırken, yalnızca küçük nesneleri değil, aynı zamanda büyük hayvanları da borunun içine emer). Bu tesisler özel bir koruyucu ağ ile çevrelenmiştir ve kontrol sistemi yeterli mesafeye yerleştirilmiştir.

Turboyelken

Uzmanlar, rüzgar sıkıştırması için özel bir cihaz - bir difüzör (rüzgar enerjisi kompaktörü) oluşturmaya çalışıyor. Bu tip bir rüzgar türbini, bir yıl boyunca geleneksel olandan 4-5 kat daha fazla enerji "yakalamayı" başarır. Rüzgar çarkının yüksek dönüş hızı, bir difüzör kullanılarak elde edilir. Dar kısmında, nispeten zayıf bir rüzgara rağmen hava akışı özellikle hızlıdır.

Difüzörlü rüzgar jeneratörü

Bilindiği gibi yükseklik arttıkça rüzgar hızı da artıyor, bu da daha fazla rüzgar yaratıyor. uygun koşullar Rüzgar jeneratörlerinin kullanımı için. Uçurtma yaklaşık 2.300 yıl önce Çin'de icat edildi. Rüzgar jeneratörünü yüksek bir yüksekliğe kaldırmak için uçurtma kullanma fikri yavaş yavaş hayata geçiriliyor.

Etra firmasının İsviçreli tasarımcıları, 2,5 kg kanat ağırlığı ile 100 kg'a kadar kaldırabilen yeni bir şişirilebilir uçurtma tasarımı sundu. Deniz taşıtlarına kurulumda ve rüzgar türbinlerinin yüksek irtifalara (4 km'ye kadar) kaldırılmasında kullanılabilirler. Benzer bir sistem 2008 yılında Beluga SkySails konteyner gemisinin Almanya'dan Venezuela'ya yaptığı yolculuk sırasında test edildi (yakıt tasarrufu günde 1.000 doların üzerindeydi).

Örneğin, Hamburg'da Beluga Shipping şirketi, dizel dökme yük gemisi Beluga SkySails'e böyle bir sistem kurdu. 160 m2 ölçülerinde yamaç paraşütü şeklindeki uçurtma, rüzgârın kaldırma kuvveti nedeniyle 300 m yüksekliğe kadar havaya yükseliyor. Yamaç paraşütü, bir bilgisayarın komutası altında elastik tüpler aracılığıyla havanın sağlandığı bölmelere bölünmüştür. sıkıştırılmış hava. Beluga SkySails şirketi 2013 yılına kadar yaklaşık 400 kargo gemisini böyle bir sistemle donatmayı planlıyor.

Rüzgar kafaları "Rüzgar Yakalayıcı"

“Rüzgar Yakalayıcı” rüzgar başlığının tasarımının ilginç bir çözümü var. Jeneratörün dönen mahfazası oldukça uzun (yaklaşık 0,5 m) yapılmıştır, orta kısımda (jeneratör flanşından kanatlara kadar olan aralıkta) kanatları katlamak için bir mekanizma bulunmaktadır. Çalışma prensibine göre otomatik bir şemsiyenin açma mekanizmasına benzer ve kanatlar yelken kanadın kanadına benzer. Katlama sırasında bıçakların birbirine yaslanmamasını sağlamak için sabitleme eksenleri hafifçe kaydırılmıştır. Dört bıçak (birinden) içe doğru, dördü dışa doğru gider. Katlandıktan sonra yel değirmeninin sürükleme alanı neredeyse dört kat azalır ve katsayı aerodinamik sürükleme- neredeyse iki.

Yel değirmeni desteğinin üst kısmına dikey dönme eksenine sahip bir "boyunduruk" yerleştirilmiştir. Bir ucunda rüzgar jeneratörü, diğer ucunda ise karşı ağırlık bulunmaktadır. Hafif rüzgarlarda rüzgar jeneratörü bir karşı ağırlık vasıtasıyla desteğin üst seviyesinin üzerine kaldırılır ve rüzgar türbininin ekseni yataydır. Rüzgar arttıkça rüzgar çarkı üzerindeki basınç artar ve yatay bir eksen etrafında dönerek düşmeye başlar. Güçlü rüzgardan başka bir "kaçış" sistemi bu şekilde çalışır. Tasarım, rüzgar jeneratörlerinin arka arkaya monte edilmesi için külbütör kollarının uzatılmasına olanak tanır. Zayıf rüzgarlarda üst üste duran ve kuvvetli rüzgarlarda rüzgar çarkının "rüzgar gölgesinde" "saklanarak" aşağı inen aynı modüllerden oluşan bir tür çelenk olduğu ortaya çıkıyor. Bu aynı zamanda sistemin harici yüke uyum sağlama yeteneğini de içerir.

Rüzgar jeneratörü Eolic

Tasarımcılar Marcos Madia, Sergio Oashi ve Juan Manuel Pantano, Eolic taşınabilir rüzgar jeneratörünü geliştirdi. Cihazın üretiminde yalnızca alüminyum ve karbon fiber malzemeler kullanıldı. Eolic türbini monte edildiğinde yaklaşık 170 cm uzunluğa sahip olup, Eolic'i katlanmış halden çalışır duruma getirmek için 2-3 kişi gerekecek ve bu işlem 15-20 dakika sürecektir. Bu rüzgar jeneratörü taşıma için katlanabilir.

Tasarımcı rüzgar jeneratörü Revolution Air

Bugün birçok tasarım projesi ve gelişme var. Böylece Fransız tasarımcı Philippe Starck, Revolution Air rüzgar jeneratörünü yarattı. Yel değirmeni tasarımı projesine “Demokratik Ekoloji” adı veriliyor.

Rüzgar jeneratörü Enerji Topu

Home-energy'den oluşan uluslararası bir tasarımcı ve mühendis grubu, Energy Ball rüzgar jeneratörü ürünlerini tanıttı. Yeni ürünün temel özelliği bıçakların küre şeklinde dizilişidir. Hepsi her iki uçtan da rotora bağlıdır. Rüzgar bunların içinden geçtiğinde rotora paralel olarak esiyor ve bu da jeneratörün verimliliğini artırıyor. Energy Ball, çok düşük rüzgar hızlarında bile çalışabiliyor ve geleneksel rüzgar türbinlerine göre çok daha az gürültü üretiyor.

Tretyakov rüzgar jeneratörü

Samaralı tasarımcılar tarafından benzersiz bir rüzgar türbini yaratıldı. Kentsel ortamda kullanıldığında Avrupalı ​​emsallerine göre daha ucuz, daha ekonomik ve daha güçlüdür. Tretyakov rüzgar jeneratörü, nispeten zayıf hava akışlarını bile yakalayan bir hava girişidir. Yeni ürün halihazırda 1,4 m/s hızında faydalı enerji üretmeye başlıyor. Ayrıca pahalı bir kuruluma gerek yoktur: kurulum bir binaya, direğe, köprüye vb. kurulabilir. 1 m yüksekliğe ve 1,4 m uzunluğa sahiptir. Verimlilik sabittir - yaklaşık %52. Endüstriyel cihazın gücü 5 kW'tır. 2 m mesafede rüzgar çiftliğinden gelen gürültü 20 dB'den azdır (karşılaştırma için: fan gürültüsü 30 ila 50 dB arasındadır).

Michigan'daki Amerikan şirketi Wind Tronics, özel evlerde kullanılmak üzere kompakt bir rüzgar türbini geliştirdi. Teknoloji geliştiricisi Wind Tronics'tir ve üretim devi Honeywell, rüzgar türbinlerinin üretimine başlamıştır. Tasarım çevreye sıfır zarar içermektedir.

Bu kurulumda, rüzgar jeneratörünün çok daha geniş bir rüzgar hızı aralığında çalışmasına olanak tanıyan ve aynı zamanda mekanik sürtünmeyi ve türbin ağırlığını azaltan bir Kanat Ucu Güç Sistemi (BTPS) türbin çarkı kullanılıyor. Wind Tronics yalnızca 0,45 m/s rüzgar hızında dönmeye başlar ve 20,1 m/s hıza kadar çalışır! Hesaplamalar, böyle bir türbinin geleneksel rüzgar jeneratörlerine göre ortalama %50 daha sık ve daha uzun süre elektrik ürettiğini gösteriyor. Bu arada, kendisine sürekli bağlı bir anemometreye sahip otomasyon, rüzgarın hızını ve yönünü izliyor. Maksimum çalışma hızına ulaşıldığında türbin aerodinamik tarafıyla rüzgara doğru döner. Sistemin otomasyonu, buzlanmaya neden olabilecek dondurucu yağmurlara anında müdahale eder. Teknoloji halihazırda 120'den fazla ülkede patentlidir.

Küçük rüzgar türbinlerine olan ilgi dünya çapında artıyor. Bu sorunun çözümü için çalışan firmaların birçoğu kendi özgün çözümlerini oluşturma konusunda oldukça başarılı olmuşlardır.

Optiwind şirketi, Optiwind 300 (300 kW, maliyet – 75 bin euro) ve Optiwind 150 (150 kW, maliyet – 35 bin euro) orijinal rüzgar türbinleri üretiyor. Köylerde ve çiftliklerde toplu enerji tasarrufu sağlamak üzere tasarlanmıştır (Şekil 12). Ana fikir, makul bir yükseklikte birkaç türbinin istiflenmiş yapılarını kullanarak rüzgar enerjisini toplamaktır. Optiwind 300, 61 metrelik bir kule ile donatılmıştır, hızlandırıcı platformu 13 m çapındadır ve her türbinin çapı 6,5 m'dir.

GEDAYC türbininin tasarımı alışılmadık bir görünüme sahiptir (Şekil 13). Düşük ağırlık, türbinin elektrik jeneratörünü 6 m/s rüzgar hızında etkili bir şekilde döndürmesine olanak tanır. Yeni kanat tasarımı "sistem"e benzer bir prensip kullanıyor uçurtma. GEDAYC türbinleri halihazırda madenlere enerji sağlayan üç adet 500 kW rüzgar türbinine kuruldu. GEDAYC türbinlerinin kurulumu ve deneme çalışmaları şunu gösterdi: yeni tasarım Türbinler daha hafiftir, taşınması daha kolaydır ve bakımı daha kolaydır.

Earth Tronics, Honeywell'den yeni bir tür "ev" rüzgar türbini geliştirdi. Sistem, kanatların eksende değil uçlarında elektrik üretilmesini mümkün kılmaktadır (Bilindiği gibi, kanatların uçlarının dönüş hızı, eksenin dönüş hızından çok daha yüksektir). Böylece Honeywell türbini, geleneksel rüzgar jeneratörlerinde olduğu gibi bir dişli kutusu ve jeneratör kullanmaz, bu da tasarımı basitleştirir, ağırlığını ve rüzgar jeneratörünün elektrik üretmeye başladığı rüzgar hızı eşiğini azaltır.

Çin'de manyetik kaldırma özelliğine sahip bir rüzgar jeneratörünün pilot projesi oluşturuldu. Manyetik süspansiyon, başlangıçtaki rüzgar hızını 1,5 m/s'ye düşürmeyi ve buna bağlı olarak jeneratörün yıl içindeki toplam çıkışını %20 artırmayı mümkün kıldı; bu, üretilen elektriğin maliyetini azaltacaktır.

Arizona merkezli Maglev Rüzgar Türbini Teknolojileri, maksimum 1 GW kapasiteye sahip Maglev Türbini dikey eksenli rüzgar türbinleri üretmeyi planlıyor. Bu egzotik rüzgar türbini modeli, yüksek bir binaya benziyor ancak gücüne göre küçüktür. Bir Maglev türbini 750 bin eve enerji sağlayabiliyor ve yaklaşık 40 hektarlık bir alanı (dışlama bölgesi dahil) kapsıyor. Bu türbin, MWTT'nin kurucusu mucit Ed Mazur tarafından icat edildi. Maglev Türbini manyetik bir kaldırma kuvveti üzerinde yüzer. Ana bileşenler yeni kurulum zemin seviyesinde yer aldığından bakımı daha kolaydır. Teorik olarak, yeni türbin hem aşırı zayıf rüzgarlarda hem de çok güçlü rüzgarlarda (40 m/s'nin üzerinde) normal şekilde çalışıyor. Şirket, türbinlerinin yakınında bilim ve eğitim merkezleri açmayı planlıyor.

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

Hiperboloit tip rüzgar türbini

Bugün bu tür yapıların potansiyeli tam olarak araştırılmamış veya araştırılmamıştır. Shukhov'un hiperboloidlerle ilgili çalışmalarına "araştırma" adını verdiği de biliniyor. Onun fikirlerine dayanarak tamamen yeni bir tasarıma sahip rotor tipi rüzgar jeneratörlerinin geliştirilmesi ortaya çıktı. Bu tasarım, çok düşük rüzgar hızlarında bile elektrik üretilmesini mümkün kılacak. Durağan halden başlamak için 1,4 m/s rüzgar hızına ihtiyaç vardır. Bu, rüzgar jeneratörü rotorunun kaldırma etkisi kullanılarak elde edilir. Bu tip bir rüzgar jeneratörü, genellikle bir nehrin, gölün veya bataklığın 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). Bu, tabanda bulunan mobil bir rüzgar jeneratörüdür. kamyon. Mobil Rüzgar Türbinini çalıştırmak için yalnızca bir operatör-sürücüye ihtiyaç vardır. Bu rüzgar jeneratörü doğal afet bölgelerinde, acil müdahale sırasında ve altyapının onarılması sırasında kullanılabilir.

Rüzgar enerjisinin mevcut durumu, rüzgar jeneratörleri ve "rüzgar kompaktörleri" için önerilen tasarımlar ve teknik çözümler, hemen hemen her yerde özel kullanıma yönelik mini rüzgar enerjisi santralleri oluşturmayı mümkün kılmaktadır. Teknik gelişmeler sayesinde rüzgar jeneratörünü çalıştırma hız eşiği önemli ölçüde azaltıldı; rüzgar türbinlerinin ağırlık ve boyut göstergeleri de azalıyor. Bu, rüzgar enerjisi santrallerinin “ev” koşullarında çalıştırılmasını mümkün kılar.

Rüzgar türbini türleri

Yerin derinliklerinden çıkarılan ve insanlığın enerji kaynağı olarak kullandığı madenler ne yazık ki sınırsız değildir. Her yıl değerleri artıyor ve bu da üretim seviyelerindeki düşüşle açıklanıyor. Alternatif ve büyüyen bir enerji tedarik seçeneği rüzgar enerjisi santralleri ev için. Onlar rüzgar enerjisini enerjiye dönüştürmenize olanak tanır alternatif akım Bu da her türlü ev aletinin tüm elektrik ihtiyaçlarının karşılanmasını mümkün kılmaktadır. Bu tür jeneratörlerin temel avantajı, mutlak çevre dostu olmaları ve elektriğin sınırsız sayıda ücretsiz kullanılmasıdır. Bir rüzgar jeneratörünün ev için başka ne gibi avantajları olduğu ve çalışma özellikleri daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

Eski insanlar bile rüzgarın birçok işin yapılmasında mükemmel bir yardımcı olabileceğini fark ettiler. Yel değirmenleri Tahılın kendi enerjisini harcamadan una dönüşmesini mümkün kılan ilk rüzgar jeneratörlerinin kurucuları oldu.

Rüzgar enerjisi santralleri rüzgar enerjisini alabilen, dönüştürebilen ve alternatif akıma depolayabilen çok sayıda jeneratörden oluşur. Bir evin tamamına birdenbire gelen elektriği kolaylıkla sağlayabilirler.