5 необычных конструкций ветряков; Сайт для электриков – советы, примеры, схемы

5 необычных конструкций ветряков; Сайт для электриков – советы, примеры, схемы

5 необычных конструкций ветрогенераторов

Ветроэнергетика активно развивается во всем мире и ни для кого не секрет, что сегодня это одно из самых перспективных направлений альтернативной энергетики. В середине 2014 года общая мощность всех установленных ветроэнергетических установок в мире составляла 336 ГВт, а самая большая и самая мощная вертикальная трехлопастная ветряная турбина Vestas-164 была установлена ​​и введена в эксплуатацию в начале 2014 года в Дании. Его мощность составляет 8 мегаватт, а размах лопастей – 164 метра.

Несмотря на давно известную технологию производства лопастных турбин и ветряных турбин в целом, многие энтузиасты стремятся улучшить технологию, повысить ее эффективность и уменьшить негативные факторы.

Как известно, коэффициент использования энергии традиционных ветряных турбин достигает в лучшем случае 30%, они довольно шумные и нарушают естественное тепловое равновесие окружающей среды, повышая температуру приземного слоя воздуха в ночное время. Также они очень опасны для птиц и занимают много места.

Какие есть альтернативы? Фактически, творчество современных изобретателей не знает границ, и было изобретено множество различных альтернатив.

Давайте рассмотрим 5 самых замечательных альтернативных конструкций ветряных турбин, о которых стоит упомянуть.

С 2010 года американская компания Altaeros Energies, работающая в Массачусетском исследовательском институте, работает над новым поколением ветряных турбин. Этот новый тип ветрогенератора предназначен для работы на высоте до 600 метров, что выходит за рамки диапазона обычных ветрогенераторов. Именно на таких больших высотах постоянно дуют сильнейшие ветры, которые в 5-8 раз сильнее ветров у поверхности Земли.

Генератор представляет собой надувную конструкцию, напоминающую надуваемый гелием дирижабль с установленной на горизонтальной оси трехлопастной турбиной. Такой ветрогенератор был пущен в эксплуатацию в 2014 году на Аляске на высоте около 300 метров за 18 месяцев испытаний.

Разработчики заверяют, что технология будет производить электричество по цене 18 центов за киловатт-час, что составляет половину обычной стоимости энергии ветра на Аляске. В будущем такие генераторы могут заменить дизельные электростанции, а также найти применение в проблемных местах.

В будущем это устройство будет не только электрогенератором, но и частью метеостанции, а также удобным способом подключения к Интернету в удаленных местах, удаленных от соответствующей инфраструктуры.

После установки такая система не требует персонала, не занимает большую площадь и практически бесшумна. Он может управляться дистанционно и требует обслуживания только раз в 1–1,5 года.

Еще одно интересное решение для создания необычной конструкции ветряной электростанции было использовано в Объединенных Арабских Эмиратах. Недалеко от Абу-Даби возводится город Мадсар, где планируется строительство довольно необычной ветряной электростанции, названной разработчиками «Windstalk».

Основатель нью-йоркской дизайнерской компании Atelier DNA, которая является автором проекта, сказал, что основным предположением было найти в природе кинетическую модель, которая могла бы использоваться для выработки электричества, и такая модель была найдена. 1.203 ствола из углеродного волокна, каждый примерно 55 метров в высоту, с бетонными основаниями шириной 20 метров, будут расположены на расстоянии 10 метров друг от друга.

Стержни будут усилены резиной и будут иметь ширину около 30 сантиметров в основании и сужаться кверху до 5 сантиметров. Каждый такой стержень будет содержать чередующиеся слои электродов и керамических дисков, изготовленных из пьезоэлектрического материала, который генерирует электрический ток при нажатии.

Когда стебли раскачиваются на ветру, диски сжимаются, образуя электрический ток. Никакого шума лопастей ветряной турбины, никаких потерь птиц, ничего кроме ветра.

Идея пришла из наблюдения за тростником, раскачивающимся на болотах.

Проект Windstalk от Atelier DNA занял второе место в конкурсе Land Art Generator, спонсируемом Madsar, по выбору лучших произведений искусства, которые могут генерировать энергию из возобновляемых источников среди международных работ.

Площадь этой замечательной ветряной электростанции составит 2,6 гектара, а по мощности она будет такой же, как у обычного ветряного генератора аналогичной площади. Система эффективна благодаря отсутствию потерь на трение, характерных для традиционных механических систем.

В основании каждого вала будет установлен генератор, преобразующий крутящий момент от вала с помощью системы демпфера и цилиндра, аналогичной системе Levant Power, разработанной в Кембридже, штат Массачусетс.

Читайте также:  УЗО или УЗО: критерии выбора, отличия устройств

Поскольку ветер непостоянен, будет использоваться система накопления энергии, чтобы накопленную энергию можно было использовать даже при отсутствии ветра, объясняют работники проекта.

Вверху каждого ствола будет установлен светодиодный фонарь, яркость которого будет напрямую зависеть от силы ветра и количества вырабатываемой в данный момент электроэнергии.

Windstalk будет вращаться случайным образом, что позволяет размещать элементы намного ближе друг к другу, чем это возможно с ветряными турбинами с обычными лопастями.

Похожая конструкция, Wavestalk, предназначена для преобразования энергии океанских течений и волн там, где аналогичная система будет перевернута под водой.

Конструкция, разработанная тунисской компанией Saphon Energy, как и Windstalk, представляет собой безлопастный ветрогенератор, но на этот раз устройство имеет конструкцию паруса.

Этот бесшумный генератор спутниковой антенны называется Saphonian. Он не имеет вращающихся частей и полностью безопасен для птиц. Экран генератора движется вперед и назад под действием ветра, вызывая вибрацию гидравлической системы.

Целью проекта является повышение эффективности ветряных турбин с точки зрения использования ветрового потока. Ветер буквально привязан к парусу, и он движется вперед и назад без лопастей, ротора или шестерен. Это взаимодействие позволяет поршням преобразовывать больше кинетической энергии в механическую.

Эта энергия может храниться в гидроаккумуляторах, преобразовываться в электричество генератором или использоваться для вращения механизма. Если обычные ветряные турбины имеют КПД 30%, генератор парусов производит полные 80%. Его КПД превосходит ветряки с лопастями этого типа в 2,3 раза.

Из-за отсутствия дорогих компонентов, таких как в случае ветряной турбины (лопасти, ступицы, шестерни), стоимость оборудования Saphonian снижается до 45%.

Аэродинамическая форма Saphonian имеет то преимущество, что турбулентные ветровые потоки мало влияют на корпус паруса, а аэродинамическая сила только увеличивается. Именно из-за турбулентности ветряные турбины не используются в городских районах, в то время как Saphonian также может использоваться там. Кроме того, сводятся к минимуму вредные акустические и вибрационные факторы. Компания Saphon Energy получила награду от КПМГ за свою инновационную деятельность.

Еще один революционный подход к использованию энергии ветра был реализован в 2008 году энтузиастом-изобретателем из Калифорнии. Большие ветряные генераторы для небольших городов размером с 30-этажный дом, а их лопасти размером с крылья Боинга 747.

Эти гигантские генераторы, безусловно, производят много энергии, но производство, транспортировка и установка таких систем являются сложными и дорогостоящими. Несмотря на это, отрасль ежегодно растет более чем на 40 процентов. Так думал Дуг Селсам из Калифорнии, прежде чем поставить перед собой амбициозную цель. Он обнаружил, что можно получить больше энергии, используя меньше материала.

Установив дюжину или дюжину маленьких роторов на одном валу, соединенном с одним генератором, Дуг наконец достиг своей цели. Он подключил один конец длинного вала к генератору, а другой конец был запущен в небо в гелиевых шарах. Система работала, как задумано.

Дуг читал в учебниках, что одной винтовой турбины будет достаточно, чтобы достичь максимума, но он в этом сомневался. Он думал иначе: чем больше роторов, тем больше энергии ветра нужно использовать.

Если бы каждый ротор был установлен под прямым углом, у каждого был бы свой ветер, и это повысило бы эффективность производства электроэнергии.

Конечно, это усложняет физику, потому что теперь вы должны убедиться, что каждый ротор принимает свой собственный поток, а не только поток от соседнего ротора. Необходимо было найти оптимальный угол поворота вала к ветру и идеальное расстояние между роторами. В конце концов, прибыль была получена с использованием меньшего количества материалов.

В 2003 году изобретатель получил грант в размере 75 000 долларов от Калифорнийской энергетической комиссии на разработку семироторной турбины мощностью 3000 Вт. Дуг Сельсам уже продал более 20 своих двухроторных турбин мощностью 2000 Вт нескольким домовладельцам. Он построил эти агрегаты в своем загородном гараже.

Идея Дуга была одной из немногих, имевших шанс на успех в коммерческом мире. Сельсам говорит, что эти два ротора – только начало. Однажды он увидит, как его многороторные турбины простираются на милю по небу.

Читайте также:  Имитация бруса для внешней отделки - за и против, установка и правильный выбор с ценами

«С помощью этой технологии мы можем пойти дальше и создать гораздо более мощные турбины, которые превзойдут самые смелые фантазии General Electric», – говорит изобретатель.

Компания Archimedes из Роттердама, Нидерланды, представила концепцию необычных ветряных турбин, которые можно устанавливать прямо на крышах жилых домов.

По мнению авторов проекта, эффективная бесшумная конструкция может обеспечить электричеством небольшой дом, а набор таких генераторов, работающих со стандартными солнечными батареями, может снизить зависимость от внешних источников энергии до нуля. Новые ветряные турбины получили название Liam F1.

Небольшую турбину диаметром 1,5 метра и весом примерно 100 кг можно установить на любой стене или крыше жилого дома. Обычно террасные крыши имеют высоту 10 метров, а ветер в стране почти всегда юго-западный. Этих условий достаточно, чтобы правильно разместить турбину на крыше и эффективно использовать энергию ветра.

Здесь решаются две проблемы с обычными ветряными генераторами: шум обычных лопастных турбин и дорогостоящая установка громоздкого оборудования. Затраты на установку обычных ветряных генераторов часто не окупаются. Уровень шума турбины Лиама составляет около 45 дБ, что даже тише, чем шум дождя (шум дождя в лесу составляет 50 дБ).

Турбина в форме раковины улитки раскачивается против ветра, как лопасть, перехватывая воздушный поток, замедляя его и меняя направление. Директор компании Маринус Миремета утверждает, что эффективность инновационной турбины достигает 80% от максимальной эффективности, теоретически доступной в ветроэнергетике. Этого достаточно.

В Нидерландах средняя семья потребляет 3 300 кВт / ч электроэнергии в год. По словам создателей проекта, половину этой энергии может обеспечить одна турбина Liam F1 при скорости ветра не менее 4,5 м / с.

Три такие турбины можно разместить на вершине треугольника на крыше дома, тогда каждая из турбин будет приводиться в движение ветром и они не будут мешать друг другу, а наоборот – будут помогать друг другу.

Для установки в городе с турбулентными потоками производитель предлагает слегка приподнять ветряки, установленные на городских крышах, прикрепив их к столбам, чтобы стены соседних домов не препятствовали ветровому потоку.

Ориентировочная стоимость новой турбины с установкой составляет 3 999 евро. Поскольку устройство больше одного метра, для его использования может потребоваться специальная лицензия, поэтому в крайнем случае компания также производит турбины mini-Liam диаметром 0,75 метра.

Производители планируют использовать свои турбины не только для питания жилых и промышленных зданий, но и для кораблей.

Как видите, у производителей ветрогенераторов есть много интересных альтернатив.

Ветрогенераторы нового поколения

Дата публикации: 7 декабря 2013 г.

    Бесконечная «эврика». Возможное невозможное.

Бесконечная «эврика»

Помните греческого изобретателя и математика Архимеда, который воскликнул: «Эврика! (Я нашел!)» За открытие фундаментального закона гидростатики? С древних времен и до наших дней человечество постоянно ищет новых открытий. Не осталось без внимания и завоевание энергии ветра. Новое поколение ветряных турбин – это вызов как для ученых, так и для практикующих инженеров. Вечные поиски приносят плоды, и время от времени где-нибудь в мире тишину изобретения прерывает радостный крик «Эврика»!


На этот раз героем дня стал 89-летний пожилой американец, ветеран Второй мировой войны Раймонд Грин из Калифорнии, который много лет думал об улучшении существующих типов ветряных турбин. В конце концов, ему удалось создать почти бесшумную и безопасную ветряную турбину для летающих друзей-людей. Его изобретение, весящее 20 кг, одним махом решает ряд проблем, с которыми сталкиваются ветряки старой модификации.

В чем принципиальные отличия в изобретении растения? Самое главное, что у него нет вращающихся снаружи лопастей. Все это спрятано в корпусе, что предотвращает гибель птиц. Второе существенное отличие заключается в том, что новая конструкция позволяет использовать лопасти с небольшим размахом, что снижает шум.

К сожалению, на этом знакомство с новой машиной заканчивается. Мы не можем знать столько, сколько сам изобретатель знает о своем творении, пока продукт не будет запущен в массовое производство. Автор проекта убежден, что через два года это произойдет, и геологи в отдаленных исследовательских лагерях, врачи военных госпиталей стран третьего мира, пострадавшие от стихийных бедствий, жители отдаленных деревень воспользуются мощью его изобретения.

Читайте также:  ДСП

Возможные невозможности

Вы когда-нибудь задумывались, почему только смелые и усердные мастера используют энергию ветра? Это означает, что этот вид электричества находится в опасности, что не всем оно понадобится. Да потому, что сама ветроэнергетика в прежних масштабных модификациях сложна в установке, не совсем удобна в эксплуатации (попробуйте добраться до высоты мачты и отремонтировать генератор). А вращающиеся лопасти издают много шума, и они опасны для птиц. Причем, выхода нет, высокая цена.

Эти проблемы остались в прошлом с появлением ветряных генераторов нового поколения. Их несколько видов, и об одном из них мы говорили в первой части статьи. Второй представитель ряда новинок – безредукторный ветрогенератор, в котором энергия вырабатывается «кончиками» лопастей. Здесь нет традиционного вала гребного винта и генератора, а электричество берется с обода гребного винта.

Его ротор в виде ферромагнитного обруча прикреплен к крыльям ветроколеса. Это простая конструкция, которую легко сделать и собрать. Однако размещение постоянных магнитов на концах ротора делает его намного тяжелее, снижая общую эффективность устройства. Но пользоваться устройством удобно, так как простой дизайн не требует излишнего внимания. Такие ветрогенераторы могут работать где угодно и в любых климатических условиях.

То, что вчера казалось невозможным, сегодня становится повседневной реальностью.

Ветрогенератор покоряется интеллектуалам

Издалека он похож не на ветряк, а на водонапорную башню, форма которой не совсем типична для такого сооружения. Если подойти ближе, можно увидеть медленное вращение лопастей. Вертикальный вал вращается совершенно бесшумно.

Такую гигантскую турбину будет производить серийно американская компания из Аризоны во главе с инженером Мазуром. По его расчетам, он должен будет дать достаточно электроэнергии для 750-тысячного мегаполиса. дома. В 2007 году инженер поставил цель – многократно увеличить КПД ветряка по вертикальной оси, и с годами приближался к цели.

Изобретателю приходилось работать в двух направлениях: первое – максимально улавливать воздушный поток лопастями, а второе – снизить трение опоры лопасти до нуля. Огромный вертикальный ротор должен выполнять первую задачу, а вращающаяся на магнитной подушке турбина – вторую.

Вторая задача требует подробностей. Вращательное движение без трения достигается благодаря магнитной левитации, о которой мы говорили в статье о принципах работы ветряных турбин в разделе «Разработчики новых возможностей». Весь вертикальный роторный узел в сборе поднимается вокруг своей оси во время вращения и совершенно не касается нижнего подшипника. Он настроен только на начало разгона турбины. Как только он начинает вращаться, он становится невесомым и отрывается от подшипника. В результате трение снижается до нуля, за исключением трения турбины о сам воздух. Производительность увеличивается сразу.

Гигантская турбина очень чувствительна и реагирует на малейшие порывы ветра. Эта способность подниматься во время вращения из-за магнитной левитации давно занимала ученых и изобретательные умы нашей планеты. Это явление, при котором любая вещь или объект, обладающий массой, отрывается от поверхности и плавает в пространстве без какой-либо силы отталкивания. Полет птиц больше не левитация.

Вертикальные ветряные генераторы с левитирующим ротором захватили умы инженеров-изобретателей. Уже видны первые эффекты. В конструкции Мазура изображен «плавающий» ротор на магнитной подушке, а вместо генератора установлен линейный синхронный двигатель. Ветряная турбина с магнитной подушкой и несколькими лопастями максимально улавливает воздушный поток, и ученые считают, что такая турбина будет производить электричество по невероятно низкой цене – менее цента за киловатт-час.

Ротор Онипка – ветрогенератор, предназначенный для работы при малых и средних скоростях ветра:

Оцените статью
Добавить комментарий