5 необичайни дизайни на ветрогенератори

Вятърната енергия активно се развива по целия свят и за никого не е тайна, че това е една от най-обещаващите области на алтернативната енергия в момента. Към средата на 2014 г. общият капацитет на всички инсталирани вятърни генератори в света е 336 гигавата, а най-големият и най-мощният вертикален тривиден ветрогенератор Vestas-164 е инсталиран и пуснат в началото на 2014 г. в Дания. Мощността му достига 8 мегавата, а размахът на остриетата е 164 метра.

Въпреки дългогодишната технология на производство на лопатки и вятърни мелници като цяло, много ентусиасти се стремят да подобрят технологията, да повишат нейната ефективност и да намалят отрицателните фактори.

Както е известно, коефициентът на използване на енергията на вятърния поток традиционни вятърни генератори в най-добрия случай достига 30%, те са доста шумни и разстройват естествения топлинен баланс на околните територии, повишавайки температурата на повърхностния въздушен слой през нощта. Те също са много опасни за птиците и заемат големи площи.

Какви алтернативи съществуват? Всъщност работата на съвременните изобретатели не знае граници и са измислени много различни алтернативи.

Нека разгледаме 5-те най-необичайни алтернативни дизайни за вятърни турбини в бранша.

От 2010 г. американската компания Altaeros Energies, базирана в Масачузетския изследователски институт, разработва ново поколение вятърни генератори. Нов тип ветрогенератор е проектиран да работи на височини до 600 метра, където обикновените вятърни генератори просто не могат да се доберат. Именно на толкова голяма надморска височина непрекъснато духа най-силните ветрове, които са 5-8 пъти по-силни от ветровете в близост до повърхността на земята.

Генераторът е надуваема конструкция, подобна на надут с хелий дирижабъл, в който на хоризонталната ос е инсталирана триостна турбина. Такъв ветрогенератор беше пуснат през 2014 г. в Аляска на височина около 300 метра за тестване за 18 месеца.

Разработчиците твърдят, че тази технология ще произвежда електроенергия на стойност 18 цента на киловатчас, което е половината от цената на обичайната цена на вятърната енергия в Аляска. В бъдеще подобни генератори може да могат да заменят дизеловите електроцентрали, както и да намерят приложение в проблемните зони.

В бъдеще това устройство ще бъде не само генератор на електрическа енергия, но и част от метеорологичната станция и удобно средство за осигуряване на Интернет в територии, далеч от съответната инфраструктура.

След инсталирането такава система не изисква присъствието на персонал, не заема голяма площ и е почти безшумна. Може да се контролира дистанционно и изисква поддръжка само веднъж на 1-1,5 години.

Друго интересно решение за създаване на необичаен дизайн на вятърна ферма се изпълнява в Обединените арабски емирства. Недалеч от Абу Даби се изгражда град Мадсар, в който те планират да построят доста необичайна вятърна централа, наречена от разработчиците на "Windstalk".

Основателят на Atelier DNA, нюйоркска дизайнерска компания, разработваща дизайна на този проект, заяви, че основната идея е да се намери кинетичен модел в природата, който да служи за генериране на електричество и е открит такъв модел. 1203 стъбла от въглеродни влакна, всяка с височина около 55 метра, с бетонни основи с ширина 20 метра, ще бъдат монтирани на разстояние 10 метра.

Стъблата ще бъдат подсилени с гума и имат ширина около 30 см в основата, а в горната част са изтънени до 5 сантиметра.Всяко такова стъбло ще съдържа редуващи се слоеве от електроди и керамични дискове, направени от пиезоелектричен материал, който генерира електрически ток, когато е подложен на налягане.

Когато стъблата ще се люлеят на вятъра, дисковете ще се свият, генерирайки електрически ток. Няма шум от остриетата на вятърните турбини, няма жертви сред птиците, нищо освен вятъра.

Идеята се появи, като наблюдавах тръстиките, които се люлееха в блатото.

Проектът на Windstalk на Atelier DNA спечели подгласник в конкурса Land Art Generator, спонсориран от Madsar за избор на най-добрите международни произведения на изкуството за генериране на енергия от възобновяеми източници.

Площта, заета от тази необичайна вятърна станция, ще обхваща 2,6 хектара, а по мощност ще отговаря на конвенционален вятърен генератор, заемащ подобна площ. Системата е ефективна поради липсата на загуби от триене, присъщи на традиционните механични системи.

В основата на всеки ствол ще има генератор, който преобразува въртящ момент от стъблото, използвайки амортисьор и цилиндрова система, подобно на системата Levant Power, разработена в Кеймбридж, Масачузетс.

Тъй като вятърът не е постоянен, ще бъде приложена система за съхранение на енергия, така че акумулираната енергия да може да се изразходва, дори когато няма вятър, обясняват служителите, работещи по проекта.

В горната част на всяко стъбло ще бъде инсталирана LED светлина, яркостта на която ще зависи пряко от силата на вятъра и количеството произведено електричество в момента.

Windstalk ще работи върху хаотично люлеене, което ви позволява да поставите елементите много по-близо един до друг, отколкото е възможно при конвенционалните вятърни турбини от тип лопатка.

Подобен проект на Wavestalk се разработва за преобразуване на енергията на океанските течения и вълни, където подобна система ще бъде обърната с главата надолу под водата.

Проектът, разработен от Saphon Energy от Тунис, както и Windstalk, е генератор на вятъра без острие, но този път устройството има дизайн на платно.

Този безшумен генератор, наподобяващ сателитна антена по форма, се наричаше Saphonian. Той няма въртящи се части и е напълно безопасен за птици. Екранът на генератора прави движение напред и назад под въздействието на вятъра, създавайки трептения в хидравличната система.

Целта на проекта е да се подобри работата на ветрогенераторите по отношение на използването на вятърния поток. Вятърът буквално се впряга в платно, което прави движения напред и назад под действието си, докато няма остриета, няма ротор, няма предавки. Това взаимодействие ви позволява да преобразувате повече кинетична енергия в механична енергия, използвайки бутала.

Енергията може да се акумулира в хидравлични акумулатори или да се преобразува в електрическа енергия с помощта на генератор, или някакъв механизъм може да бъде приведен в ротация с негова помощ. Ако конвенционалните ветрогенератори имат ефективност от 30%, тогава този ветроходен генератор дава всички 80%. Ефективността му надвишава вятърните мелници тип лопатки 2,3 пъти.

Поради липсата на скъпи компоненти, какъвто е случаят с вятърната турбина (лопатки, главини, скоростни кутии), в случая на Saphonian разходите за оборудване се намаляват до 45%.

Аеродинамичната форма на Saphonian има предимството, че бурните вятърни течения имат малък ефект върху тялото на платното, а аеродинамичната сила само се увеличава. Именно поради турбуленцията вятърните турбини не се използват в градските райони, а Saphonian също може да се използва там. Освен това вредните акустични и вибрационни фактори са сведени до минимум. Saphon Energy получи наградата KPMG за иновации.

Друг много революционен подход към използването на вятърната енергия беше приложен през 2008 г. от изобретател - ентусиаст от Калифорния.Големите ветрогенератори за малките градове са с размер на 30-етажна сграда, а остриетата им достигат размера на крилата на Boeing 747.

Тези гигантски генератори със сигурност произвеждат много енергия, но производството, транспортирането и инсталирането на такива системи са сложни и скъпи. Въпреки това индустрията расте с над 40 процента всяка година. За това мислеше Даг Селсам от Калифорния, преди да си постави амбициозната цел. Той реши, че е реалистично да се получи повече енергия, като се използват по-малко материали.

Чрез инсталирането на десетина или няколко десетки малки ротора на един вал, свързан към един генератор, Дъг в крайна сметка постигна целта си. Свърза единия край на дългата шахта към генератора, а другия край пусна във височините на балони с хелий. Системата работи както се очакваше.

В учебниците Дъг прочете, че една роторна турбина е достатъчна, за да постигне максимума, но Дъг има съмнения. Той помисли друго: колкото повече ротори, толкова повече вятърна енергия е на разположение за употреба.

Ако всеки ротор е разположен под правия ъгъл, тогава всеки ротор ще получи свой собствен вятър и това ще увеличи ефективността на генериране.

Разбира се, това усложнява физиката, защото сега беше необходимо да се уверим, че всеки ротор улавя своя поток, а не само потока от близкия ротор. Необходимо беше да се намери оптималният ъгъл за вала във връзка с вятъра и идеалното разстояние между роторите. И в крайна сметка печалбата е получена с използване на по-малко материал.

През 2003 г. изобретателят получи безвъзмездна финансова помощ от 75 000 долара от Калифорнийската енергийна комисия за разработване на турбина от 3 000 вата със седем ротора. Задачата беше успешно решена и Даг Селсам вече е продал повече от 20 от своите 2-ватови турбини с два ротора на няколко собственици на жилища. Той построи тези устройства в своя гараж в страната.

Идеята на Дъг беше една от малкото идеи, които всъщност имат всички шансове да постигнат голям успех в търговския свят. Селсам казва, че два ротора са само началото. Вероятно някой ден ще види своите турбини с много роторни километри през небето.

"Можем да отидем по-далеч и да направим много по-мощни турбини, използвайки тази технология, тя ще надмине най-смелите фантазии на General Electric", казва изобретателят.

Архимед, базиран в Ротердам, Холандия, е разработил своя собствена концепция за необичайни вятърни турбини, които могат да бъдат инсталирани директно на покривите на жилищни сгради.

Според авторите на проекта, ефективният дизайн с нисък шум може да осигури на малка къща електричество и комплекс от такива генератори, работещи във връзка с стандартни слънчеви панели, способна напълно да намали до нула зависимостта на голяма сграда от външни източници на електроенергия. Новите вятърни турбини се наричат ​​Liam F1.

Малка турбина с диаметър 1,5 метра и тегло около 100 килограма може да бъде монтирана на всяка стена или покрив на жилищна сграда. Обикновено височината на терасовидните покриви е 10 метра, а вятърът в страната е почти винаги югозапад. Тези условия са достатъчни за правилното поставяне на турбината на покрива и ефективно използване на вятърната енергия.

Тук се решават два проблема на конвенционалните ветрогенератори: шумът от конвенционалните лопаточни турбини и високата цена за инсталиране на обемисто оборудване. В конвенционалните ветрогенератори разходите за инсталиране често не се изплащат. Нивото на шума на турбината Liam е около 45 dB и това е дори по-тихо от шума от дъжд (шумът от дъжд в гората е 50 dB).

По форма наподобяваща черупка на охлюв, турбината, подобно на флюгер, се обръща на вятъра, улавяйки въздушния поток, намалявайки скоростта му и променяйки посоката. Директорът на компанията Маринус Миремета твърди, че ефективността на иновативна турбина достига 80% от максималната ефективност, теоретично налична във вятърната енергия. И това вече е напълно достатъчно.

В Холандия средното семейство консумира 3300 kWh електроенергия годишно.Според разработчиците, половината от тази енергия може да бъде осигурена от една турбина Liam F1 при скорост на вятъра най-малко 4,5 m / s.

Три върхови турбини могат да бъдат поставени във върховете на триъгълника на покрива на къщата, тогава всяка от турбините ще бъде снабдена с вятър и те няма да се намесват една в друга, а напротив, ще си помагат взаимно.

Ако говорим за инсталиране в град, където има турбулентни потоци, производителят предлага леко повишаване на ветрогенераторите, инсталирани на градските покриви, като ги прикрепи към стълбове, така че стените на съседните къщи да не пречат на вятърните потоци.

Прогнозната цена на новата турбина с инсталацията е 3999 евро. Тъй като устройството е с размер над един метър, може да се изисква специален лиценз за неговото използване, следователно в най-крайния случай компанията произвежда и мини-турбини с мини-Liam с диаметър 0,75 метра.

Производителите планират да използват своите турбини не само за електрозахранване на жилищни и промишлени сгради, но и за захранване на морски кораби.

Както можете да видите, има много интересни алтернативи от производителите на ветрогенератори.