توربينات بلا عناء - نوع جديد من مولد الرياح

لطالما شكل أخصائيو الطاقة البديلة صورة نمطية تتعلق بكيفية ظهور مولدات الرياح الصحيحة والفعالة. هذا الوضع ليس مفاجئًا على الإطلاق ، لأن مولدات الرياح يتم بناؤها كل عام في جميع أنحاء العالم ، وهي دائمًا هياكل ضخمة ذات شفرات تشبه طواحين الهواء العملاقة. أما بالنسبة لمولدات الرياح التي لا معنى لها ، فإن الموقف تجاههم ، كقاعدة عامة ، بين الناس البديلين ، متشكك للغاية.

ومع ذلك ، فإن مطوري الحلول الجديدة ليسوا في عجلة من أمرهم للتوقف عن حماسهم. وهكذا ، في عام 2015 ، اقترحت الشركة الإسبانية Vortex Bladeless إصدارًا جديدًا ونموذجًا للحل الجاهز ، يُظهر كيف يمكن ترتيب مولدات الرياح التي لا تكون أدنى من الفعالية في الريشة التقليدية ، ولكن تتفوق عليها في أمان ، من حيث كفاءة الإنتاج وقدراته التثبيت.

قدمت شركة Vortex Bladeless نموذجًا وتخطيط عمل لمولد طاقة جديد بشكل أساسي ، على عكس طواحين الهواء العادية تمامًا. لا توجد ريش تدور في مهب الريح ، ولا يُتوقع وجود أجزاء دوارة كبيرة على الإطلاق.

لا يشبه المولد طاحونة هوائية على الإطلاق ، بل يشبه مضرب بيسبول كبير ، مثبت رأسياً على قلم ، ويتمايل تحت تأثير الرياح التي تهب عليه. لكن الريح لا تهب دائمًا في هبوب ، وقد يجادل شخص ما ، فكيف يتأرجح هذا الخفافيش العملاق ، هل ينحني فقط ويقف بلا حراك مثل شجرة؟ في الواقع ، كل شيء خاطئ تماما!

مبدأ أن مولد الرياح العمودي الخالية من الشفرة سيتأرجح في مهب الريح لا يرتبط بعاصفة من الرياح. المبدأ هو تأرجح المولد العمودي بواسطة دوامات غير مرئية من الهواء تكونت في شكل سلسلة خلف أجسام أسطوانية ، يتم تفجيرها بالغاز أو تتدفق بواسطة سائل في الاتجاه العرضي.

تم تفسير هذه الظاهرة في عام 1912 من قبل الفيزيائي الأمريكي وعلم الديناميكا الهوائية وعلم الطيران ثيودور فون كارمان. وظاهرة تشكيل سلاسل من الدوامات حول الغاز المنفوخ أو سائل مبسط ، تم تسمية المحور الرأسي تكريما للعالم "مسار كارمان". وضعت هذه الظاهرة من قبل المطورين كأساس لمولد الرياح الخالية من الشفرة.

إن مولد طاقة الرياح Vortex هو نصف تكلفة الإنتاج مقارنة بتوربينات دوارة ذات سعة مماثلة ، وتكاليف الصيانة الدورية أقل بخمس مرات! بالإضافة إلى ذلك ، فإن كمية غازات الدفيئة المنبعثة أقل بنسبة 40 ٪ ، ويعمل المولد أكثر هدوءًا ، وهو آمن تمامًا تقريبًا للطيور والخفافيش.

بالنسبة للكفاءة بشكل عام ، يمكن تثبيت المولدات الخالية من الشفرة الرأسية على مساحة أصغر وبالتالي تحصل على كهرباء أكثر من مولدات الرياح ذات الشفرة التي تتطلب مناطق ضخمة حتى يمكن للتوربينات التأرجح. هذا العامل مهم للغاية في بناء مزارع الرياح الكبيرة ، ويمكن تركيب العديد من المولدات العمودية ، وعلى مقربة من بعضها البعض - سوف تتحول محطة الطاقة إلى أن تكون أكثر إحكاما.

ليس ذلك فحسب ، فقد قام المطورون بفحص الديناميكا الهوائية للنظام من اثنين من مولدات الرياح الخاصة بهم عندما وقف أحدهما خلف الآخر ، واتضح أن الذي يقف وراءه يتأرجح أكثر ، لأنه أعاد استخدام الدوامات من الأول.

يتأكد مؤلفو المشروع من أنه بالنسبة للأسر الخاصة ، سيكون هناك عدد كافٍ من مولدات الرياح المصغرة المصغرة يبلغ ارتفاعها 12.5 مترًا للحصول على طاقة مقدرة تبلغ 4 كيلو وات ، وستكون طرز Gran التي تم تطويرها بسرعة 1 ميجاوات ، بمثابة أساس لمزارع الرياح الكبيرة.حتى في المرحلة الأولى من البحث ، في عام 2012 ، استثمر المستثمرون الأوروبيون حوالي 1،000،000 يورو في Vortex Bladeless ، وحتى هذا اليوم يبدو المشروع واعداً للغاية.

هيكليا ، تتكون طاحونة الهواء من جزأين. يحتوي الجزء العلوي على سطح غير مستو ، وهو الذي يخرج ويولد دوامات الهواء في مسار الجيب من حوله. في الجزء السفلي الثابت من الهيكل توجد عناصر من مولد كهربائي.

تم تصميم الإعداد بحيث يحدث تراكم على تردد الرنين ، الذي يتزامن مع وتيرة الدوامات في المسار كارمان تشكيلها. وهكذا تتأرجح الرياح الجزء العلوي من طاحونة الهواء ، باستخدام ظاهرة الرنين الميكانيكي. وإذا كان مثل هذا الرنين قد دمر في وقت سابق الجسور وغيرها من الهياكل ، فسيصبح بإمكانه الآن توليد الكهرباء ، مما يُظهر إمكاناته التدميرية أكثر ودية.

في البداية ، نجح متخصصو الشركة في اختبار نماذج أولية بقدرة 2 كيلو واط مصممة لتهب الرياح بسرعة تتراوح من 1.5 إلى 7 م / ث ؛ تم تصميم طرز 4 كيلو وات لمدة 3-15 م / ث ، وبالتالي فإن التوسع في وحدات ميغاوات ممكن. تتمثل المكونات الرئيسية لمزارع الرياح المستقبلية في المولدات الجديدة في مولدات Vortex Bladeless العمودية التي تبلغ 1 ميجاوات ، بارتفاع 150 متر ، والتي سيكون من الممكن تجميع محطة طاقة ضخمة لها القدرة المطلوبة.

المطورين ، بالطبع ، لا يكشفون عن كل التفاصيل الدقيقة ، ولكن هناك شيء معروف. عند قاعدة الجزء المتحرك ، توجد حلقتان من المغناطيس المغنطيسي ، بحيث عندما تنحني الرياح عن الهيكل في اتجاه واحد ، تسحب المغناطيس في الاتجاه الآخر ، وتسهم حركات الدفع والضغط الصغيرة هذه فقط في مظهر من مظاهر الطاقة الحركية التي تحدث أثناء التأثير الدائري للبرج ، والتي تحويلها إلى طاقة كهربائية باستخدام المولد الخطي. يصل تردد التذبذب في البرج إلى 20 هرتز.

استمرت الأبحاث لفترة طويلة ، وفي مراحل مختلفة ، تم تحسين الجهاز بشكل مستمر ، وتم تصنيع أكثر من 200 نموذج ، وتم اختبار كل منها من قبل المطورين في نفق الرياح حتى تسمح هندسة الصاري في النهاية بجمع أكبر قدر ممكن من طاقة الرياح ، وبالتالي فإن التردد الطبيعي لصاري Vortex Bladeless يمكن أن يتغير من أجل التكيف مع الرنين مع مسار الجيب.