5 neobvyklých návrhů větrných generátorů

Větrná energie se po celém světě aktivně vyvíjí a nikomu není tajemstvím, že se jedná o jednu z nejslibnějších oblastí alternativní energie v současnosti. Do poloviny roku 2014 byla celková kapacita všech instalovaných větrných generátorů na světě 336 gigawattů a na začátku roku 2014 byl v Dánsku nainstalován a spuštěn největší a nejvýkonnější vertikální třílistý větrný generátor Vestas-164. Jeho síla dosahuje 8 megawattů a rozpětí lopatek je 164 metrů.

Navzdory dlouhodobé technologii výroby větrných turbín a větrných elektráren obecně se mnoho nadšenců snaží tuto technologii vylepšit, zvýšit její účinnost a snížit negativní faktory.

Jak je známo, koeficient využití energie proudu větru tradiční větrné generátory v nejlepším případě dosahuje 30%, jsou velmi hlučné a narušují přirozenou tepelnou bilanci okolních území a v noci zvyšují teplotu vrstvy povrchového vzduchu. Jsou také velmi nebezpečné pro ptáky a zabírají velké plochy.

Jaké alternativy existují? Ve skutečnosti práce moderních vynálezců nezná hranice a bylo vynalezeno mnoho různých alternativ.

Pojďme se podívat na 5 nejneobvyklejších z nejpozoruhodnějších alternativních návrhů větrných turbín v tomto odvětví.

Od roku 2010 vyvíjí americká společnost Altaeros Energies se sídlem ve Výzkumném ústavu v Massachusetts novou generaci větrných generátorů. Nový typ větrného generátoru je navržen pro provoz ve výškách až 600 metrů, kde se běžní větrné generátory prostě nemohou dostat. Právě v tak vysokých nadmořských výškách neustále fouká nejsilnější vítr, který je 5-8krát silnější než vítr v blízkosti zemského povrchu.

Generátor je nafukovací struktura, podobná vzducholodi nafukované heliem, ve které je na horizontální ose instalována třílistá turbína. Takový větrný generátor byl spuštěn v roce 2014 na Aljašce do výšky asi 300 metrů pro testování po dobu 18 měsíců.

Vývojáři tvrdí, že tato technologie bude vyrábět elektřinu v hodnotě 18 centů za kilowatthodinu, což je poloviční cena oproti obvyklým nákladům na větrnou energii na Aljašce. V budoucnosti mohou být takové generátory schopné nahradit dieselové elektrárny a najít uplatnění v problémových oblastech.

V budoucnu bude toto zařízení nejen výrobcem elektrické energie, ale také součástí meteorologické stanice a vhodným prostředkem pro poskytování Internetu na územích daleko od odpovídající infrastruktury.

Po instalaci takový systém nevyžaduje přítomnost personálu, nezabírá velkou plochu a je téměř tichý. Lze jej ovládat na dálku a vyžaduje údržbu pouze jednou za 1-1,5 roku.

Další zajímavé rozhodnutí vytvořit neobvyklý design větrné farmy je realizováno ve Spojených arabských emirátech. Nedaleko od Abú Dhabí se staví město Madsar, ve kterém plánují postavit poněkud neobvyklou větrnou farmu, kterou nazývají vývojáři „Windstalk“.

Zakladatel Atelier DNA, newyorské designové společnosti vyvíjející design pro tento projekt, uvedl, že hlavní myšlenkou bylo najít kinetický model v přírodě, který by mohl sloužit k výrobě elektřiny, a takový model byl nalezen. 1203 stonků z uhlíkových vláken, každá vysoká asi 55 metrů, s betonovými základnami o šířce 20 metrů, bude instalováno 10 metrů od sebe.

Stonky budou vyztuženy gumou a mají šířku asi 30 cm na základně a zužují se až 5 cm nahoře.Každý takový dřík bude obsahovat střídavé vrstvy elektrod a keramických disků vyrobené z piezoelektrického materiálu, který generuje elektrický proud, když je vystaven tlaku.

Když se stonky budou otáčet ve větru, kotouče se zmenšují a vytvářejí elektrický proud. Žádný hluk z lopatek větrných turbín, žádné oběti mezi ptáky, nic než vítr.

Tento nápad vznikl pozorováním rákosí, které se v bažině kymácí.

Projekt Windstalk společnosti Atelier DNA vyhrál druhé místo v soutěži Land Art Generator sponzorované společností Madsar a vybral nejlepší mezinárodní umělecké dílo k výrobě energie z obnovitelných zdrojů.

Plocha zabíraná touto neobvyklou větrnou stanicí bude zabírat 2,6 hektaru, a pokud jde o výkon, bude odpovídat konvenčnímu generátoru větru, který zabírá podobnou oblast. Systém je účinný kvůli neexistenci ztrát třením, které jsou vlastní tradičním mechanickým systémům.

Na základně každého stonku bude generátor, který převádí točivý moment ze stonku pomocí systému tlumičů a válců, podobný systému Levant Power vyvinutému v Cambridge, Massachusetts.

Vzhledem k tomu, že vítr není konstantní, bude použit systém skladování energie, takže akumulovaná energie může být spotřebována, i když není vítr, vysvětlete zaměstnancům pracujícím na projektu.

V horní části každého stonku bude instalováno LED světlo, jehož jas bude přímo záviset na síle větru a množství aktuálně vyrobené elektřiny.

Windstalk bude pracovat na chaotickém houpání, které vám umožní umístit prvky mnohem blíže k sobě, než je možné u konvenčních lopatkových větrných turbín.

Podobný projekt Wavestalk je vyvíjen pro přeměnu energie oceánských proudů a vln, kde podobný systém bude vzhůru nohama pod vodou.

Projekt, který vyvinula Saphon Energy z Tuniska, jakož i Windstalk, je generátor větru bez lopatek, ale tentokrát má zařízení plachetní provedení.

Tento tichý generátor, připomínající satelitní anténu ve tvaru, se jmenoval Saphonian. Nemá žádné rotující části a je pro ptáky zcela bezpečný. Obrazovka generátoru umožňuje pohyb tam a zpět a vytváří vibrace v hydraulickém systému.

Cílem projektu je zlepšit výkon generátorů větru, pokud jde o využití proudu větru. Vítr doslova zapadá do plachty, která za své činnosti provádí pohyby vpřed a vzad, zatímco neexistují žádné lopatky, žádný rotor, žádná ozubená kola. Tato interakce umožňuje přeměnit více kinetické energie na mechanickou energii pomocí pístů.

Energie může být akumulována v hydraulických akumulátorech nebo přeměněna na elektrickou energii pomocí generátoru, nebo může být použit nějaký mechanismus pro její rotaci. Pokud mají běžné větrné generátory účinnost 30%, pak tento generátor plachtění dává všech 80%. Jeho účinnost překračuje 2,3 m větrné mlýny typu.

Kvůli nedostatku drahých komponent, jako je tomu u větrné turbíny (lopatky, náboje, převodovky), jsou v případě Saphonian sníženy náklady na vybavení na 45%.

Aerodynamický tvar safíru má tu výhodu, že turbulentní větrné proudy mají malý účinek na tělo plachty a aerodynamická síla se pouze zvyšuje. Je to kvůli turbulenci, že větrné turbíny se nepoužívají v městských oblastech, a tam lze použít i safafonské. Kromě toho jsou minimalizovány škodlivé akustické a vibrační faktory. Společnost Saphon Energy získala ocenění KPMG Award za inovace.

Další velmi revoluční přístup k využívání větrné energie provedl v roce 2008 vynálezce - nadšenec z Kalifornie.Velké větrné generátory pro malá města mají velikost 30podlažní budovy a jejich lopatky dosahují velikosti křídla Boeing 747.

Tito obří generátoři jistě produkují hodně energie, ale výroba, doprava a instalace takových systémů jsou složité a drahé. Přesto toto odvětví každoročně roste o více než 40 procent. To je to, na co si myslel Dag Selsam z Kalifornie, než si stanovil svůj ambiciózní cíl. Rozhodl se, že je realistické získat více energie pomocí méně materiálů.

Instalováním tuctu nebo několika desítek malých rotorů na jeden hřídel připojený k jednomu generátoru, Doug nakonec dosáhl svého cíle. Připojil jeden konec dlouhého hřídele k generátoru a druhý konec vypustil do výšek balónků pomocí helia. Systém fungoval podle očekávání.

V učebnicích Doug četl, že jednomotorová turbína je dostačující k dosažení maxima, ale Doug má pochybnosti. Myslel si jinak: čím více rotorů, tím více energie větru je k dispozici pro použití.

Pokud je každý rotor umístěn v pravém úhlu, pak každý rotor přijme svůj vlastní vítr, což zvýší efektivitu výroby.

To samozřejmě fyziku komplikuje, protože nyní bylo nutné zajistit, aby každý rotor zachytil svůj vlastní proud, a nikoli pouze proud z blízkého rotoru. Bylo nutné zjistit optimální úhel pro hřídel ve vztahu k větru a ideální vzdálenost mezi rotory. A nakonec byl zisk získán použitím méně materiálu.

V roce 2003 obdržel vynálezce od Kalifornské energetické komise grant ve výši 75 000 USD na vývoj turbíny o výkonu 3 000 W se sedmi rotory. Úkol byl úspěšně vyřešen a Dag Selsam již prodal více než 20 svých dvoulitrových turbín o výkonu 2 000 wattů několika majitelům domů. Postavil tato zařízení ve své venkovské garáži.

Dougův nápad byl jedním z mála nápadů, které ve skutečnosti mají šanci dosáhnout velkého úspěchu v komerčním světě. Selsam říká, že dva rotory jsou teprve začátek. Pravděpodobně jednou uvidí své vícemotorové mílové turbíny po obloze.

„Můžeme jít dále a vyrobit mnohem silnější turbíny pomocí této technologie, překoná nejdivočejší fantazie společnosti General Electric,“ říká vynálezce.

Archimedes se sídlem v nizozemském Rotterdamu přišel s vlastní koncepcí neobvyklých větrných turbín, které lze instalovat přímo na střechy obytných budov.

Podle autorů projektu může efektivní nízkošumový design kompletně poskytnout malému domu elektřinu a komplex takových generátorů ve spolupráci s standardní solární panely, schopen zcela snížit na nulu závislost velké budovy na vnějších zdrojích elektřiny. Nové větrné turbíny se nazývají Liam F1.

Na jakoukoli zeď nebo střechu obytné budovy lze instalovat malou turbínu o průměru 1,5 metru a hmotnosti asi 100 kilogramů. Výška terasovitých střech je obvykle 10 metrů a vítr v zemi je téměř vždy jihozápad. Tyto podmínky jsou dostatečné pro správné umístění turbíny na střechu a efektivní využití větrné energie.

Jsou zde vyřešeny dva problémy konvenčních větrných generátorů: hluk konvenčních lopatkových turbín a vysoké náklady na instalaci objemného zařízení. U konvenčních větrných generátorů se náklady na instalaci často nevracejí. Hladina hluku turbíny Liam je přibližně 45 dB, což je ještě tišší než hluk deště (hluk deště v lese je 50 dB).

Ve tvaru připomínajícím slupku hlíny se turbína, jako větrná korouhvička, otáčí ve větru, zachycuje proud vzduchu, snižuje jeho rychlost a mění směr. Ředitel společnosti Marinus Miremeta tvrdí, že účinnost inovativní turbíny dosahuje 80% maximální účinnosti teoreticky dostupné ve větrné energii. A to už je dost.

V Nizozemsku spotřebuje průměrná rodina ročně 3300 kWh elektřiny.Podle vývojářů může polovinu této energie poskytovat jedna turbína Liam F1 při rychlosti větru alespoň 4,5 m / s.

Tři takové turbíny mohou být umístěny na vrcholech trojúhelníku na střeše domu, pak každá z turbín bude vybavena větrem a nebudou si navzájem rušit, ale naopak si navzájem pomáhají.

Pokud mluvíme o instalaci ve městě, kde dochází k turbulentním prouděním, výrobce navrhuje mírné zvýšení větrných generátorů instalovaných na střechách měst a jejich připojení k sloupům tak, aby stěny sousedních domů nenarušovaly toky větru.

Odhadované náklady na novou turbínu s instalací jsou 3999 EUR. Protože má zařízení velikost více než jeden metr, může být pro jeho použití vyžadována zvláštní licence, proto v nejextrémnějším případě společnost také vyrábí mini-Liamovy turbíny o průměru 0,75 metrů.

Výrobci plánují používat své turbíny nejen k napájení obytných a průmyslových budov, ale také k napájení mořských plavidel.

Jak vidíte, existuje mnoho zajímavých alternativ od výrobců větrných generátorů.