Noan'anaviy shamol turbinalari - Unconventional wind turbines

Qarama-qarshi aylanadigan shamol turbinasi
Yengil qutbli shamol turbinasi

Noan'anaviy shamol turbinalari foydalanishdagi eng keng tarqalgan turlardan sezilarli darajada farq qiladiganlar.

2012 yildan boshlab, eng keng tarqalgan turi shamol turbinasi uchta pichoqli shamol gorizontal o'qli shamol turbinasi (HAWT), bu erda turbinali rotor old tomonda joylashgan nacelle va shamolni qo'llab-quvvatlovchi oqimning yuqorisida turbinalar minorasi. Ikkinchi asosiy birlik turi - bu vertikal o'qli shamol turbinasi (VAWT), pichoqlar yuqoriga cho'zilgan, aylanadigan ramka bilan qo'llab-quvvatlangan.

Katta o'sishi tufayli shamol energetikasi, ko'p shamol turbinasi konstruktsiyalari mavjud, rivojlanayotgan yoki taklif qilingan. Dizaynlarning xilma-xilligi shamol resurslarini yanada samarali va katta hajmda yig'ib olishdagi doimiy tijorat, texnologik va ixtiro manfaatlarini aks ettiradi.

Ba'zi noan'anaviy dizaynlar tijorat maqsadlarida foydalanishga kirishdi, boshqalari esa faqat namoyish etildi yoki faqat nazariy tushunchalar. An'anaviy bo'lmagan dizaynlar turli xil rotor turlari, asosiy funktsional imkoniyatlar, qo'llab-quvvatlovchi tuzilmalar va form-omillarni o'z ichiga olgan keng qamrovli yangiliklarni qamrab oladi.

Tez harakat uzatish bilan Crosswind uçurtma generatori.

Gorizontal o'q

Ikkala pichoqli rotor

Deyarli barcha zamonaviy shamol turbinalarida uchta pichoqli rotorlar ishlatiladi, ammo ba'zilari faqat ikkita pichoqdan foydalanadilar. Bu ishlatilgan tur edi Kaiser-Wilhelm-Koog, Germaniya, bu erda katta eksperimental ikki pichoqli birlik - bu GROWIAN, yoki Große Windkraftanlage (katta shamol turbinasi) - 1983 yildan 1987 yilgacha ishlagan. Boshqa prototiplar va shamol turbinalari turlari NedWind tomonidan ishlab chiqarilgan. The Eemmeerdijk shamol parki yilda Zevold, Niderlandiya faqat ikkita pichoqli turbinalardan foydalanadi. Ikki pichoqli shamol turbinalari tomonidan ishlab chiqarilgan Shamol oqimi texnologiyasi, Mingyan shamol quvvati, GC China Turbine Corp va Shimoliy shamol kuchi,[1]. The NASA shamol turbinalari (1975-1996) har birida ikkita pichoqli rotorlar mavjud bo'lib, ular uchta pichoqli rotorli dizaynlarga qaraganda arzonroq narxda bir xil energiya ishlab chiqaradilar.

Shamol rotor

Shamol esayotganda deyarli barcha shamol turbinalari rotorni natselning oldiga qo'yadi (shamol dizayni). Ba'zi turbinalar rotorni natselning orqasiga qo'yadi (shamolning dizayni). Ushbu dizayn turbinani shamol bilan passiv ravishda tekislashi va tannarxini pasaytirish uchun qilish mumkinligi bilan afzaldir. Asosiy nuqson shundaki, pichoqlar ustidagi yuk minora orqasidan o'tayotganda o'zgarib, charchoq yukini kuchaytiradi va boshqa turbinali inshootlarda potentsial hayajonli rezonanslar paydo bo'ladi.

Kanalli rotor

Ilmiy loyiha,[2] kanalli rotor orqada yonib turadigan kanal ichidagi turbinadan iborat. Ular, shuningdek, deb nomlanadi Diffuzer bilan kengaytirilgan shamol turbinalari (ya'ni DAWT). Uning asosiy ustunligi shundaki, u keng shamollarda ishlay oladi va rotor maydoni birligi uchun yuqori quvvat hosil qiladi. Yana bir afzalligi shundaki, generator yuqori aylanish tezligida ishlaydi, shuning uchun katta hajm talab qilinmaydi vites qutisi, mexanik qism kichikroq va engilroq bo'lishiga imkon beradi. Kamchilik shundaki (uzatmalar qutisidan tashqari), u o'tkazilmagan rotorga qaraganda ancha murakkab va kanalning og'irligi minora og'irligini oshiradi. The Éolienne Bollée DAWT misolidir.

Birgali eksenel, ko'p rotorli

Ikkita yoki undan ortiq rotor bitta qo'zg'aysan miliga o'rnatilishi mumkin, ularning birgalikdagi aylanishi bir xil generatorni aylantiradi: yangi shamol shamol yo'nalishidan ofset burchagi (alfa) bilan birlashtirilgan rotorlar orasidagi etarli masofa bilan har bir rotorga keltiriladi. Uyg'onish girdobi tiklanadi, chunki uyg'otishning yuqori qismi keyingi rotorning pastki qismiga uriladi. 2004 yilda ixtirochi va tadqiqotchi Duglas Selsam tomonidan o'tkazilgan sinovlarda bir xil eksenel, bir nechta rotorlar yordamida quvvat bir necha bor ko'paytirildi. Birinchi sotuvda mavjud bo'lgan ko'p eksenli ko'p rotorli turbin - bu Kaliforniyadagi Selsam Innovations kompaniyasining patentlangan dual-rotorli Amerikalik egizak superturbinasi, 12 metrdan ajratilgan 2 ta pervanel bilan. Ushbu qo'shimcha rotor tufayli u eng kuchli 7 metrlik diametrli (2,1 m) turbinadir. 2015 yilda Ayova shtati universiteti aerokosmik muhandislari Hui Xu va Anupam Sharma gorizontal o'qi qo'shma aksiyali ikki rotorli modelni o'z ichiga olgan ko'p rotorli tizimlarning loyihalarini optimallashtirishdi. An'anaviy uch pichoqli rotordan tashqari, u odatda samarasiz yig'ilgan o'qga yaqin mintaqani qoplaydigan kichikroq ikkilamchi uch pichoqli rotorga ega. Dastlabki natijalar 10-20% yutuqlarni ko'rsatdi, bu esa mavjud bo'lgan teskari aylanuvchi dizaynlar talab qilganidan kam samaradorlik.[3]

Qarama-qarshi aylanadigan shamol turbinasi (ikkita rotor)

Qarama-qarshi gorizontal o'qi

Tizim massani bir yo'nalishda chiqarganda yoki tezlashtirganda, tezlashtirilgan massa bu tizimga mutanosib, ammo qarama-qarshi kuchni keltirib chiqaradi. Bitta rotorli shamol turbinasining aylanadigan pichog'i sezilarli darajada teğetsel yoki aylanma havo oqimini keltirib chiqaradi. Ushbu tekangensial havo oqimining energiyasi bitta rotorli pervanel konstruktsiyasida sarflanadi. Ushbu behuda harakatni ishlatish uchun birinchi rotorning orqasida ikkinchi rotorning joylashishi buzilgan havo oqimidan foydalanadi va bitta rotor bilan taqqoslaganda ma'lum bir supurilgan joydan 40% ko'proq energiya olishi mumkin. Qarama-qarshi aylanishning boshqa afzalliklari orasida tishli qutilar yo'q va shamolda avtomatik markazlashuv mavjud (yaw motorlari / mexanizmi talab qilinmaydi). 1992 yildagi patent talabnomasi Trimblemill bilan qilingan ish asosida mavjud.[4]

Qarama-qarshi turbinalar minoraning bir tomonida bo'lganida, orqadagi pichoqlar urilmasligi uchun old pichoqlar biroz oldinga buriladi. Agar turbinaning pichoqlari minoraning qarama-qarshi tomonlarida bo'lsa, eng yaxshisi, orqa tarafdagi pichoqlar old qismidagi pichoqlardan kichikroq bo'lishi va shamolning yuqori tezligida to'xtab qolishi kerak. Bu generatorning ma'lum bir minora uchun bitta turbinali generatorga qaraganda kengroq shamol tezligi oralig'ida ishlashiga imkon beradi. Kamaytirish uchun simpatik tebranishlar, ikkita turbinalar tezlikda bir nechta umumiy ko'paytmalar bilan aylanishi kerak, masalan 7: 3 tezlik nisbati.[iqtibos kerak ]

Agar ikkinchi shamol turbinasi uchun quruqlik yoki dengiz hududi birinchi darajaga chiqmasa, ikkinchi rotor bilan 40% daromadni ikkinchi turbinaga kabel yotqizilgan alohida poydevor va minora hisobidan 100% daromad bilan solishtirish kerak. 2005 yildan boshlab, qarama-qarshi aylanadigan HAWTlar tijorat maqsadlarida sotilmaydi.

Furling quyruq va burama pichoqlar

O'zgaruvchan pog'onali pichoqlardan tashqari, dumaloq quyruq va burama pichoqlar shamol turbinalarining boshqa yaxshilanishlari. O'zgaruvchan pog'onali pichoqlar singari, ular samaradorlikni sezilarli darajada oshirishi va "o'zingiz bajaring" qurilishida ishlatilishi mumkin[5]

Shamol ishlab chiqarish uslubi

De Nolet Rotterdamdagi shamol turbinasidir shamol tegirmoni.

Bladeless

Chegara qatlami

Chegara qatlami yoki Tesla turbinasi foydalanadi chegara qatlamlari pichoqlar o'rniga.

Zamonaviy versiyalardan biri - Fuller turbinasi.[6] Ushbu kontseptsiya markaziy val ustidagi disklar to'plamiga o'xshaydi, kichik havo oralig'i bilan ajralib turadi. Kichkina bo'shliqlarda havoning sirt tarangligi ishqalanish hosil qiladi, disklarni mil atrofida aylantiradi. Vanes yaxshilangan ishlashi uchun havoni boshqaradi, shuning uchun u qat'iyatli emas.

Vanasiz ionli shamol generatori

Asosiy maqola: Vanasiz ionli shamol generatori

Vanilsiz ionli shamol generatori - bu elektr zaryadini bir elektroddan boshqasiga o'tkazish uchun shamol yordamida elektr energiyasini ishlab chiqaradigan nazariy qurilma.

Pyezoelektrik

Shuningdek qarang: Piezoelektrik

Pyezoelektrik shamol turbinalari egiluvchanlik bilan ishlaydi pyezoelektrik kichik elektron moslamalarni quvvatlantirish uchun etarli bo'lgan aylanayotganda kristallar. Ular 10 santimetr o'lchamdagi diametrlar bilan ishlaydi.[7]

Quyosh nurli minorasi

Asosiy maqola: Quyosh nurli minorasi

Shamol turbinalari a bilan birgalikda ishlatilishi mumkin quyosh kollektori Quyosh tomonidan isitiladigan va katta vertikal yangilanish minorasi orqali ko'tarilgan havodan energiya olish.

Vorteks

The Vortex Bladeless qurilma maksimal darajada oshiradi girdobni to'kish yordamida girdob shamolda engil vertikal qutbni silkitib, bu energiyani qutb ostidagi generatorga etkazib beradi.[8][9][10][11] Dizayn an'anaviy dizaynlar uchun 70% ga nisbatan 40% samaradorligi uchun tanqid qilindi.[12] Shu bilan birga, alohida qutblarni bir-biriga yaqinroq joylashtirib, yo'qotishlarni qoplash mumkin. Dizayn mexanik tarkibiy qismlardan qochadi, xarajatlarni pasaytiradi. Tizim shuningdek, qushlar hayotiga tahdid solmaydi va jim ishlaydi.[13]

Safoniyalik

Saphonian dizayni pistonni qo'zg'atish uchun tebranuvchi idishdan foydalanadi, so'ngra generatorga ulanadi.[14][15]

Shamol

Shamol nurlari generatori tashqi ramka ichidagi buloqlar osib qo'yilgan nurdan iborat. Bir nechta suyuqlik oqimi hodisalari tufayli havo oqimi ta'sirida nur tezlik bilan tebranadi. Lineer alternator nurlanish harakatini o'zgartiradi. Rulmanlar va viteslarning yo'qligi ishqalanish samarasizligi va shovqinni yo'q qiladi. Jeneratör quyosh nurlari uchun mos bo'lmagan kam nurli muhitda ishlashi mumkin (masalan.) HVAC kanallar). Arzon narxlardagi komponentlar va oddiy qurilish tufayli xarajatlar past.[16]

Shamol kamari

Asosiy maqola: Shamol kamari

Shamol kamari - bu egiluvchan, tarang belbog 'bo'lib, u aeroelastik tebranish tufayli havo oqimidan tebranadi. Kamarning bir uchiga o'rnatilgan magnitlangan elektr o'ralgan sarg'ishlarda va tashqarida tebranadi. Ixtirochisi - Shawn Frayn.[17][18]

Havodan

Havodagi shamol generatori haqida tushuncha
Asosiy maqolalar: Havodagi shamol turbinasi, Yuqori balandlikdagi shamol energiyasi va Crosswind Kite Power

Shamol turbinalari yordamida yuqori tezlikda shamollarda uchish mumkin edi shamol balandligi balandlikdagi shamollardan foydalanib, taktika.

Bog'langan uçurtmalar tizimi[19] yuqori balandlikdagi shamollardan energiya olish mumkin edi.

Vertikal

Asosiy maqola: Vertikal eksa shamol turbinasi

Gorlov

Gorlov spiral turbinasi (GHT) - bu modifikatsiyadir Darrieus turbinasi foydalanadigan dizayn spiral pichoqlar / plyonkalar.[20][21]

Yopiq pichoqlar

Bir dizayn generatorni ishlatish uchun ko'plab neylon pichoqlardan foydalanadi. Uning doimiy magnitlari pichoqlarning uchlarida, esa stator pichoqlar tashqarisidagi halqadir.[22]

H-rotor

Asosiy maqola: Jiromill

Jiromill vertikal eksa turbinasidir, u bitta pichoqni bir yo'nalishda aylantiradi, boshqasi esa teskari yo'nalishda harakat qiladi. Binobarin, bir vaqtning o'zida faqat bitta pichoq ishlaydi. Uning samaradorligi past.[23]

O-shamol turbinasi

Dan foydalanadigan ko'p yo'nalishli turbin Bernulli printsipi har qanday yo'nalishdan shamol yordamida energiya ishlab chiqarish. Dizayn sirt bo'ylab bir qator kanallar bilan sferik bo'lib, bosim farqi aylanishni keltirib chiqaradi. Dizayn g'olib chiqdi Jeyms Dyson mukofoti 2018.[24][25]

Komponentlar

INVELOX

SheerWind kompaniyasining INVELOX texnologiyasi doktor Daryoush Allaei tomonidan ishlab chiqilgan. Ixtiro shamolni ushlab turbinaga etkazib beradi. Bir ma'noda, INVELOX - bu avtomobillarga yoqilg'i quyish tizimiga o'xshab, shamolga qarshi tizim. U shamolni tezlashtirish orqali ishlaydi. Katta miqdordagi qabul qilish shamolni ushlab, uni a bilan tugaydigan kontsentratorga olib boradi Venturi qism va nihoyat shamol diffuzordan chiqadi. Turbinalar (lar) INVELOX-ning Venturi bo'limi ichiga joylashtirilgan. Venturi ichida dinamik bosim yuqori, statik bosim esa past. Turbina dinamik bosim yoki kinetik energiyani mexanik aylanishga va shu bilan generator yordamida elektr energiyasiga aylantiradi.[26][27] Qurilma qurilgan va sinovdan o'tgan, ammo samaradorlik yo'qligi tanqid qilingan.[28] 2017 yildan boshlab, prototiplari o'rnatilmoqda.[29][30]

Ilovalar

Asosiy maqola: Shamol turbinalari jamoat namoyishida

Uyingizda

Shamol turbinalarini bino tomlariga o'rnatish mumkin. Bunga misollar kiradi Martalen Landi-Silo Shveytsariyada, Kengash uyi 2 yilda Melburn, Avstraliya. Buyuk Britaniyadagi Ridgeblade - yon tomondagi vertikal shamol turbinasi, tepalik tomiga o'rnatilgan. Frantsiyada o'rnatilgan yana bir misol - Aeolta AeroCube. Discovery minorasi in ofis binosi Xyuston, Texas, bu 10 ta shamol turbinasini o'z ichiga oladi.

The Ilmiy muzey yilda Boston, Massachusets uyingizda shamol turbinasi laboratoriyasini qurishni 2009 yilda boshlagan.[31] Laboratoriya beshta turli ishlab chiqaruvchilarning to'qqizta shamol turbinalarini sinovdan o'tkazmoqda. Uyingizda shamol turbinalari, ayniqsa, shaharlarda turbulentlikdan aziyat chekishi mumkin, bu esa energiya ishlab chiqarishni kamaytiradi va turbinaning aşınmasını tezlashtiradi.[32] Laboratoriya shahar shamol turbinalari uchun ishlash ko'rsatkichlarining umumiy etishmasligini bartaraf etishga intilmoqda.[31]

Binolarning konstruktiv cheklovlari, shahar joylarida cheklangan joy va xavfsizlik nuqtai nazaridan qurilish turbinalari odatda kichik (quvvati past bo'lgan joylarda) kilovatt ). Istisno - Bahrayn Jahon savdo markazi egizak osmono'par binolar orasiga o'rnatilgan 225 kVt quvvatga ega uchta shamol turbinasi bilan.

Yo'l harakati bilan boshqariladi

Magistral shamol turbinasi

Takliflar transport vositasi tomonidan yaratilgan loyihada energiyadan energiya ishlab chiqarishni talab qiladi.[33][34]

Ta'lim

Ba'zi qurilmalar turbinalar bazalarida yoki tomosha qilish joylarini ta'minlash orqali mehmon markazlarini o'rnatdilar.[35] Shamol turbinalarining o'zi odatda an'anaviy dizaynga ega bo'lib, texnologiyani namoyish qilish, jamoatchilik bilan aloqalar va ta'limning noan'anaviy rollariga xizmat qiladi.

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ NedWind Rhenen bV NW 43/500 (turbin) Arxivlandi 2013-03-07 da Orqaga qaytish mashinasi, Nedwind veb-sayti. Qabul qilingan 27 yanvar 2013 yil.
  2. ^ "Uni-Stuttgart.de veb-sayti". Arxivlandi asl nusxasi 2006 yil 25 oktyabrda.
  3. ^ "Ayova shtati muhandislari shamol turbinalariga ikkinchi, kichikroq rotor qo'shishning afzalliklarini o'rganishadi - Yangiliklar xizmati - Ayova shtati universiteti". www.news.iastate.edu.
  4. ^ (WO1992012343) Shamol turbinasi, Patentscope veb-sayti, 1992 y.
  5. ^ Furling quyruq shamollari (18-bet) PDF
  6. ^ "Amalda jim, to'liq yopiq, yo'lsiz shamol turbinalari". newatlas.com.
  7. ^ "Piezoelektrni o'z ichiga olgan bir necha turdagi shamol turbinalarining tavsifi". Arxivlandi asl nusxasi 2008-05-14. Olingan 2008-03-05.
  8. ^ Sem Devis."Pichoqsiz shamol turbinasi".2015.
  9. ^ Fil MakKenna."Bladless shamol turbinalari funktsiyadan ko'ra ko'proq taklif qilishi mumkin".2015.
  10. ^ Liz Stinson."Shamol turbinalarining kelajagi? Pichoqlar yo'q".2015.
  11. ^ Klark, Kris (2015 yil 15-may). "Siz ushbu beg'ubor turbinaga shubha bilan qarashingiz kerak". KCET.
  12. ^ McKenna, Phil (2015 yil 15-may). "Nega Bladless shamol turbinasi skeptiklarga ega". MIT Technology Review. Olingan 2019-02-28.
  13. ^ Stinson, Yelizaveta (2015-05-15). "Shamol turbinalarining kelajagi? Pichoqlar yo'q". Simli. ISSN  1059-1028. Olingan 2019-02-28.
  14. ^ "Saphonian blades without turbinasi ajoyib samaradorlik va arzon narxga ega". newatlas.com.
  15. ^ Klark, Kris (2013 yil 12-dekabr). "Bladless shamol turbinasi haqiqat bo'lishi uchun juda yaxshi?". KCET.
  16. ^ "Zephyr Energy | Windbeam | | Zephyr Energy Corporation-ning patentlangan Windbeam mikro generatori batareyalarni va quvvatni elektron qurilmalarni qayta zaryad qilish uchun havo oqimidan energiyani to'playdi. Zephyr Energy | Windbeam | | Zephyr Energy Corporation ning patentlangan Windbeam mikro generatori havo oqimidan batareyalarni qayta zaryadlash va quvvatlantirish uchun energiyani ushlab turadi. ".
  17. ^ Uord, Logan. Shamol kamari, arzon generator ishlab chiqaruvchi alternativa, uchinchi dunyo uchun quvvatni o'rnating Arxivlandi 2009-04-21 da Orqaga qaytish mashinasi, Mashhur mexanika veb-sayt, 2007 yil 1 oktyabr.
  18. ^ Sofge, Erik. Shawn Frayne shamol energetikasida yana bir sakrashni amalga oshirdi: yutuq g'olibini yangilash, Mashhur mexanika veb-sayt, 2009 yil 18-dekabr.
  19. ^ "KiteEnergySystems-da Kite Energy". www.kiteenergysystems.com.
  20. ^ A.M. Gorlov, Energiya tizimlari uchun qaytariladigan suyuqlik oqimi ostida ishlaydigan bir yo'nalishli spiral reaksiya turbinasi, Qo'shma Shtatlar Patenti 5,451,137, 1995 yil 19 sentyabr.
  21. ^ A.M. Gorlov, Vintli turbinalar majmuasi yordamida flotatsiyani saqlash usuli, Amerika Qo'shma Shtatlari Patenti 6,253,700, 2001 yil 3-iyul.
  22. ^ [http://www.windtronics.eu.com/wp-content/uploads/International-Catalog.pdf Windtronika]
  23. ^ S. Bruska, R. Lanzafame, M. Messina. "Vertikal o'qli shamol turbinasini loyihalash: tur nisbati turbinaning ishlashiga qanday ta'sir qiladi". 2014.
  24. ^ "O-shamol turbinasi". Jeyms Dyson mukofoti. Olingan 2019-05-21.
  25. ^ Smithers, Rebekka (2018-09-05). "Buyuk Britaniyaning Dyson mukofotiga sazovor bo'lgan" aylanadigan "shamol turbinasi". The Guardian. ISSN  0261-3077. Olingan 2019-05-21.
  26. ^ MakKenna, Fil (2012-12-03). "Shamol turbinalari: energiya o'yinini o'zgartiruvchi?". MIT Technology Review.
  27. ^ "Arxivlangan nusxa". Arxivlandi asl nusxasi 2018-07-01 da. Olingan 2019-04-22.CS1 maint: nom sifatida arxivlangan nusxa (havola)
  28. ^ "Sheerwind Invelox: barcha Hype, modda yo'q". CleanTechnica. 2014 yil 8-iyul. Olingan 24 sentyabr 2016.
  29. ^ "Fort Custer-dagi g'alati qurilish shamol energiyasidan foydalanadi". WWMT. 2016 yil 16 mart. Olingan 20 yanvar 2017.
  30. ^ "Nieuws - NedpowerSWH". NedpowerSWH. Olingan 20 yanvar 2017.
  31. ^ a b "AQShning yangi uyingizda shamol turbinasi laboratoriyasi". Qayta tiklanadigan energiya dunyosi. 2009-06-01. Olingan 2009-07-07.
  32. ^ Lik, Jonatan (2006-04-16). "Uydagi shamol turbinalari qotilning zarbasini oldi". London: Sunday Times. Olingan 2009-07-13.
  33. ^ "Avtotransport vositalarining shamol harakatidan foydalanadigan elektr energiyasini ishlab chiqarish tizimi".
  34. ^ "Mark Oberholzerning yo'l bo'yidagi Darrieus shamol turbinasi dizayni". Arxivlandi asl nusxasi 2009-08-17. Olingan 2009-09-01.
  35. ^ Yosh, Ketrin (2007-08-03). "Kanadadagi shamol elektr stantsiyalari turbinali sayyohlarni uchirib yubordi". Edmonton jurnali. Arxivlandi asl nusxasi 2009-04-25. Olingan 2008-09-06.