5 ασυνήθιστα σχέδια των ανεμογεννητριών

Η αιολική ενέργεια αναπτύσσεται ενεργά σε όλο τον κόσμο και δεν είναι μυστικό για κανέναν ότι αυτή είναι μια από τις πλέον ελπιδοφόρες περιοχές εναλλακτικής ενέργειας προς το παρόν. Μέχρι τα μέσα του 2014, η συνολική δυναμικότητα όλων των εγκατεστημένων ανεμογεννητριών στον κόσμο ήταν 336 gigawatts και η μεγαλύτερη και ισχυρότερη κάθετη τριελάδα Vestas-164 ανέβηκε στις αρχές του 2014 στη Δανία. Η ισχύς της φτάνει τα 8 megawatts, και το εύρος των λεπίδων είναι 164 μέτρα.

Παρά τη μακροχρόνια τεχνολογία κατασκευής ανεμογεννητριών και ανεμόμυλων γενικά, πολλοί λάτρεις προσπαθούν να βελτιώσουν την τεχνολογία, να αυξήσουν την αποδοτικότητά τους και να μειώσουν τους αρνητικούς παράγοντες.

Όπως είναι γνωστό, ο συντελεστής χρήσης της ενέργειας της ροής του ανέμου παραδοσιακές ανεμογεννήτριες στην καλύτερη περίπτωση, φτάνει το 30%, είναι αρκετά θορυβώδες και αναστατώνει το φυσικό ισοζύγιο θερμότητας των κοντινών περιοχών, αυξάνοντας τη θερμοκρασία του στρώματος επιφανειακού αέρα τη νύχτα. Είναι επίσης πολύ επικίνδυνα για τα πουλιά και καταλαμβάνουν μεγάλες εκτάσεις.

Ποιες εναλλακτικές υπάρχουν; Στην πραγματικότητα, το έργο των σύγχρονων εφευρετών δεν γνωρίζει όρια και πολλές διαφορετικές εναλλακτικές λύσεις έχουν εφευρεθεί.

Ας δούμε τα 5 πιο ασυνήθιστα από τα πιο αξιοσημείωτα εναλλακτικά σχέδια ανεμογεννητριών του κλάδου.

Από το 2010, η αμερικανική εταιρεία Altaeros Energies, που εδρεύει στο Ινστιτούτο Έρευνας της Μασαχουσέτης, αναπτύσσει μια νέα γενιά ανεμογεννητριών. Ένας νέος τύπος ανεμογεννήτριας έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί σε ύψη μέχρι 600 μέτρα, όπου απλές γεννήτριες ανεμογεννήτριες απλά δεν μπορούν να πάρουν. Σε τόσο μεγάλα υψόμετρα οι ισχυροί άνεμοι συνεχίζουν να φυσούν, που είναι 5-8 φορές ισχυρότεροι από τους ανέμους κοντά στην επιφάνεια της γης.

Η γεννήτρια είναι μια φουσκωτή δομή, παρόμοια με ένα αερόπλοιο με διογκωμένο με ήλιο, στο οποίο είναι τοποθετημένος ένας τριφασικός στρόβιλος στον οριζόντιο άξονα. Μια τέτοια γεννήτρια ανέβηκε το 2014 στην Αλάσκα σε ύψος περίπου 300 μέτρων για δοκιμές για 18 μήνες.

Οι προγραμματιστές ισχυρίζονται ότι αυτή η τεχνολογία θα παράγει ηλεκτρική ενέργεια αξίας 18 σεντ ανά κιλοβατώρα, που είναι το ήμισυ της τιμής του συνήθους κόστους της αιολικής ενέργειας στην Αλάσκα. Στο μέλλον, οι εν λόγω γεννήτριες θα είναι σε θέση να αντικαταστήσουν τις μονάδες παραγωγής ενέργειας από ντίζελ, καθώς και να βρουν εφαρμογή σε προβληματικούς τομείς.

Στο μέλλον, αυτή η συσκευή δεν θα είναι μόνο μια γεννήτρια ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά και μέρος ενός μετεωρολογικού σταθμού και ένα βολικό μέσο παροχής του Διαδικτύου σε εδάφη μακριά από την αντίστοιχη υποδομή.

Μετά την εγκατάσταση, ένα τέτοιο σύστημα δεν απαιτεί την παρουσία προσωπικού, δεν καταλαμβάνει μεγάλη έκταση και σχεδόν σιωπά. Μπορεί να ελέγχεται εξ αποστάσεως και απαιτεί συντήρηση μόνο μία φορά κάθε 1-1,5 χρόνια.

Μια άλλη ενδιαφέρουσα απόφαση για τη δημιουργία ενός ασυνήθιστου σχεδιασμού ενός αιολικού πάρκου εφαρμόζεται στα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα. Όχι πολύ μακριά από το Αμπού Ντάμπι, χτίζεται η πόλη Μαντσαρ, στην οποία σκοπεύουν να χτίσουν ένα μάλλον ασυνήθιστο αιολικό πάρκο, που καλείται από τους προγραμματιστές του "Windstalk".

Ο ιδρυτής της Atelier DNA, μιας εταιρίας σχεδιασμού με έδρα τη Νέα Υόρκη, που σχεδίασε το έργο αυτό, δήλωσε ότι η κύρια ιδέα ήταν να βρεθεί ένα κινητικό μοντέλο στη φύση που θα μπορούσε να χρησιμεύσει για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και ένα τέτοιο μοντέλο βρέθηκε. 1203 στελέχη από ίνες άνθρακα, κάθε περίπου 55 μέτρα ύψος, με τσιμεντένιες βάσεις πλάτους 20 μέτρων, θα εγκατασταθούν σε απόσταση 10 μέτρων.

Οι μίσχοι θα ενισχυθούν με καουτσούκ και θα έχουν πλάτος περίπου 30 cm στη βάση και θα κυμαίνονται μέχρι 5 εκατοστά στην κορυφή.Κάθε τέτοιο στέλεχος θα περιέχει εναλλασσόμενα στρώματα ηλεκτροδίων και κεραμικούς δίσκους κατασκευασμένους από πιεζοηλεκτρικό υλικό που παράγει ηλεκτρικό ρεύμα όταν υπόκειται σε πίεση.

Όταν οι μίσχοι θα αιωρούνται στον αέρα, οι δίσκοι θα συρρικνωθούν, δημιουργώντας ηλεκτρικό ρεύμα. Δεν υπάρχει θόρυβος από τα πτερύγια των ανεμογεννητριών, δεν υπήρχαν θύματα μεταξύ των πτηνών, αλλά ο άνεμος.

Η ιδέα προήλθε παρατηρώντας τα καλάμια που κουνιστούν στο βάλτο.

Το έργο Windstalk του Atelier DNA κέρδισε το δεύτερο βραβείο στο διαγωνισμό Land Art Generator με τη χορηγία του Madsar να επιλέξει το καλύτερο διεθνές έργο τέχνης για την παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές.

Η περιοχή που καταλαμβάνεται από αυτόν τον ασυνήθιστο αιολικό σταθμό θα καλύψει 2.6 εκτάρια, και από την άποψη της ισχύος θα αντιστοιχεί σε μια συμβατική ανεμογεννήτρια, που καταλαμβάνει μια παρόμοια περιοχή. Το σύστημα είναι αποτελεσματικό λόγω της απουσίας απωλειών τριβής που είναι εγγενείς στα παραδοσιακά μηχανικά συστήματα.

Στη βάση κάθε στέλεχος θα είναι μια γεννήτρια που μετατρέπει ροπή στρέψης από το στέλεχος χρησιμοποιώντας ένα σύστημα απορρόφησης κραδασμών και κυλίνδρου, παρόμοιο με το σύστημα Levant Power που αναπτύχθηκε στο Cambridge της Μασαχουσέτης.

Δεδομένου ότι ο άνεμος δεν είναι σταθερός, θα εφαρμοστεί ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, έτσι ώστε η συσσωρευμένη ενέργεια να μπορεί να δαπανηθεί ακόμα και όταν δεν υπάρχει άνεμος, να εξηγήσει τους εργαζόμενους που εργάζονται στο έργο.

Στην κορυφή κάθε μίσχου θα εγκατασταθεί ένα φως LED, η φωτεινότητα του οποίου εξαρτάται άμεσα από την ισχύ του ανέμου και την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται αυτή τη στιγμή.

Το Windstalk θα λειτουργήσει σε ένα χαοτικό κουνουπιέρα, το οποίο σας επιτρέπει να τοποθετήσετε τα στοιχεία πολύ πιο κοντά μεταξύ τους από ό, τι είναι δυνατό με συμβατικές ανεμογεννήτριες τύπου λεπίδας.

Ένα παρόμοιο έργο Wavestalk αναπτύσσεται για να μετατρέψει την ενέργεια των ωκεανών ρεύματα και κύματα, όπου ένα παρόμοιο σύστημα θα είναι ανάποδα κάτω από το νερό.

Το έργο, που αναπτύχθηκε από την Saphon Energy από την Τυνησία, καθώς και το Windstalk, είναι μια ανεμογεννήτρια χωρίς blade, αλλά αυτή τη φορά η συσκευή έχει σχεδιασμό τύπου πανιού.

Αυτή η σιωπηλή γεννήτρια, που μοιάζει με ένα δορυφορικό πιάτο σε σχήμα, ονομάζεται Σαφωνιακό. Δεν έχει περιστρεφόμενα μέρη και είναι απολύτως ασφαλές για τα πουλιά. Η οθόνη της γεννήτριας κάνει κίνηση προς τα εμπρός και πίσω, δημιουργώντας κραδασμούς στο υδραυλικό σύστημα.

Ο στόχος του έργου είναι η βελτίωση της απόδοσης των ανεμογεννητριών σχετικά με τη χρήση της ροής ανέμου. Ο άνεμος κυριαρχεί κυριολεκτικά σε ένα πανί, το οποίο κάνει κινήσεις προς τα εμπρός και προς τα πίσω κάτω από τη δράση του, ενώ δεν υπάρχουν πτερύγια, ούτε ρότορας, ούτε γρανάζια. Αυτή η αλληλεπίδραση σάς επιτρέπει να μετατρέψετε περισσότερη κινητική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια χρησιμοποιώντας έμβολα.

Η ενέργεια μπορεί να συσσωρευτεί σε υδραυλικούς συσσωρευτές ή να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω μιας γεννήτριας ή κάποιος μηχανισμός μπορεί να τεθεί σε περιστροφή με τη βοήθειά της. Εάν οι συνηθισμένοι ανεμογεννήτριες έχουν απόδοση 30%, τότε αυτή η γεννήτρια τύπου ιστιοπλοΐας δίνει όλο το 80%. Η απόδοσή του υπερβαίνει τους ανεμόμυλους τύπου λεπίδας κατά 2,3 φορές.

Λόγω της έλλειψης δαπανηρών εξαρτημάτων, όπως συμβαίνει σε μια ανεμογεννήτρια (πτερύγια, πλήμνες, κιβώτια ταχυτήτων), στην περίπτωση των σαφωνικών, το κόστος εξοπλισμού μειώνεται στο 45%.

Το αεροδυναμικό σχήμα του σαφωνανιού έχει το πλεονέκτημα ότι τα στροβιλώδη ρεύματα του ανέμου έχουν μικρή επίδραση στο σώμα του πανιού και η αεροδυναμική δύναμη αυξάνεται μόνο. Είναι εξαιτίας της αναταραχής ότι οι ανεμογεννήτριες δεν χρησιμοποιούνται σε αστικές περιοχές, και τα σαπωνικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν και εκεί. Επιπλέον, ελαχιστοποιούνται οι επιβλαβείς ακουστικοί και κραδασμοί. Η Saphon Energy έχει λάβει το Βραβείο KPMG για Καινοτομία.

Μια άλλη πολύ επαναστατική προσέγγιση στη χρήση της αιολικής ενέργειας εφαρμόστηκε το 2008 από έναν εφευρέτη - έναν ενθουσιώδη από την Καλιφόρνια.Μεγάλες ανεμογεννήτριες για μικρές πόλεις έχουν το μέγεθος ενός κτιρίου 30 ορόφων και οι λεπίδες τους φτάνουν στο μέγεθος των φτερών ενός Boeing 747.

Αυτές οι γιγάντιες γεννήτριες παράγουν σίγουρα πολλή ενέργεια, αλλά η παραγωγή, η μεταφορά και η εγκατάσταση τέτοιων συστημάτων είναι πολύπλοκες και δαπανηρές. Παρ 'όλα αυτά, η βιομηχανία αυξάνεται κατά περισσότερο από 40 τοις εκατό κάθε χρόνο. Αυτό το σκέφτηκε ο Dag Selsam της Καλιφόρνια, πριν ορίσει τον φιλόδοξο στόχο του. Αποφάσισε ότι ήταν ρεαλιστικό να πάρει περισσότερη ενέργεια χρησιμοποιώντας λιγότερα υλικά.

Εγκαθιστώντας μια ντουζίνα ή αρκετές δεκάδες μικρές ρότορες σε έναν άξονα που συνδέεται με μία μόνο γεννήτρια, ο Doug, στο τέλος, πέτυχε το στόχο του. Συνδέθηκε ένα άκρο του μακριού άξονα στη γεννήτρια και έβαλε το άλλο άκρο στα ύψη στα μπαλόνια με ήλιο. Το σύστημα λειτουργούσε αναμενόμενο.

Στα εγχειρίδια, ο Doug διάβαζε ότι ένας στροβιλοστροβίλος με ένα μόνο στροφείο ήταν αρκετός για να πάρει το μέγιστο, αλλά ο Doug είχε αμφιβολίες. Σκέφτηκε διαφορετικά: όσο περισσότεροι ρότορες, τόσο περισσότερη αιολική ενέργεια είναι διαθέσιμη για χρήση.

Εάν κάθε ρότορας βρίσκεται στη σωστή γωνία, τότε κάθε ρότορας θα λάβει το δικό του άνεμο, και αυτό θα αυξήσει την απόδοση παραγωγής.

Φυσικά, αυτό περιπλέκει τη φυσική, γιατί τώρα ήταν απαραίτητο να βεβαιωθείτε ότι κάθε ρότορας συλλαμβάνει το δικό του ρεύμα και όχι μόνο το ρεύμα από τον κοντινό ρότορα. Ήταν απαραίτητο να βρεθεί η βέλτιστη γωνία του άξονα σε σχέση με τον άνεμο και την ιδανική απόσταση μεταξύ των δρομέων. Και, στο τέλος, το κέρδος αποκτήθηκε χρησιμοποιώντας λιγότερα υλικά.

Το 2003, ο εφευρέτης έλαβε επιχορήγηση ύψους 75.000 δολαρίων από την Επιτροπή Ενέργειας Καλιφόρνιας για την ανάπτυξη ενός στροβίλου 3,000 Watt με επτά στροφείς. Το έργο επιλύθηκε με επιτυχία και ο Dag Selsam έχει ήδη πουλήσει περισσότερους από 20 από τους στροβίλους διπλού ρότορα 2000-watt σε αρκετούς ιδιοκτήτες σπιτιού. Έχει κατασκευάσει αυτές τις συσκευές στο γκαράζ της χώρας του.

Η ιδέα του Doug ήταν μια από τις λίγες ιδέες που έχουν στην πραγματικότητα όλες τις πιθανότητες να επιτύχουν μεγάλη επιτυχία στον εμπορικό κόσμο. Ο Selsam λέει ότι δύο ρότορες είναι μόνο η αρχή. Πιθανότατα θα δει κάποια μέρα τους πολυτροχτούς μίλιους τουρμπίνες στον ουρανό.

«Μπορούμε να προχωρήσουμε περαιτέρω και να κάνουμε πολύ πιο ισχυρούς στρόβιλους χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνολογία, θα ξεπεράσει τις πιο τρελές φαντασιώσεις της General Electric», λέει ο εφευρέτης.

Ο Archimedes, που εδρεύει στο Ρότερνταμ των Κάτω Χωρών, έχει δημιουργήσει τη δική του αντίληψη των ασυνήθιστων ανεμογεννητριών που μπορούν να εγκατασταθούν απευθείας στις στέγες των οικιστικών κτιρίων.

Σύμφωνα με τους συντάκτες του έργου, ένας αποτελεσματικός σχεδιασμός χαμηλού θορύβου μπορεί να παρέχει ένα μικρό σπίτι με ηλεκτρισμό και ένα συγκρότημα τέτοιων γεννητριών, σε συνδυασμό με τυπικά ηλιακά πάνελ, ικανό να μειώσει εντελώς τη μηδενική εξάρτηση ενός μεγάλου κτιρίου από εξωτερικές πηγές ηλεκτρικής ενέργειας. Οι νέες ανεμογεννήτριες ονομάζονται Liam F1.

Ένας μικρός στρόβιλος διαμέτρου 1,5 μέτρων και βάρους περίπου 100 κιλών μπορεί να εγκατασταθεί σε κάθε τοίχο ή στέγη ενός κτιρίου κατοικιών. Συνήθως, το ύψος των οροφών είναι 10 μέτρα και ο άνεμος στη χώρα είναι σχεδόν πάντα Νοτιοδυτικός. Αυτές οι συνθήκες είναι αρκετές για να τοποθετήσουν σωστά τον στρόβιλο στην οροφή και να χρησιμοποιήσουν αποτελεσματικά την αιολική ενέργεια.

Δύο προβλήματα των συμβατικών ανεμογεννητριών επιλύονται εδώ: ο θόρυβος των συμβατικών στροβίλων με λεπίδες και το υψηλό κόστος εγκατάστασης ογκώδους εξοπλισμού. Σε συμβατικές ανεμογεννήτριες, το κόστος εγκατάστασης συχνά δεν αποδίδει. Το επίπεδο θορύβου του στροβίλου Liam είναι περίπου 45dB, και αυτό είναι ακόμα πιο ήσυχο από το θόρυβο της βροχής (ο θόρυβος της βροχής στο δάσος είναι 50dB).

Σε σχήμα που μοιάζει με ένα κέλυφος σαλιγκαριού, ο στρόβιλος, όπως ένα πτερύγιο καιρού, στρέφεται στον αέρα, συλλαμβάνοντας τη ροή του αέρα, μειώνοντας την ταχύτητά του και αλλάζοντας την κατεύθυνση. Ο διευθυντής της εταιρείας Marinus Miremeta ισχυρίζεται ότι η αποδοτικότητα ενός καινοτόμου στροβίλου φτάνει το 80% της μέγιστης απόδοσης που υπάρχει θεωρητικά στην αιολική ενέργεια. Και αυτό είναι ήδη αρκετό.

Στις Κάτω Χώρες, η μέση οικογένεια καταναλώνει 3300 kWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως.Σύμφωνα με τους προγραμματιστές, το ήμισυ αυτής της ενέργειας μπορεί να παρασχεθεί από έναν στρόβιλο Liam F1 με ταχύτητα ανέμου τουλάχιστον 4,5 m / s.

Τρεις τέτοιοι στρόβιλοι μπορούν να τοποθετηθούν στις κορυφές του τριγώνου στην οροφή του σπιτιού, τότε κάθε στρόβιλος θα είναι εφοδιασμένος με άνεμο και δεν θα παρεμβαίνει μεταξύ τους, αλλά αντίθετα θα βοηθήσει ο ένας τον άλλον.

Αν μιλάμε για εγκατάσταση σε μια πόλη όπου υπάρχουν ταραχές ροές, ο κατασκευαστής προτείνει ελαφρά αύξηση των ανεμογεννητριών που εγκαθίστανται στις στέγες των πόλεων, προσαρμόζοντάς τους σε πόλους, έτσι ώστε οι τοίχοι των γειτονικών κατοικιών να μην παρεμβαίνουν στις ροές των ανέμων.

Το εκτιμώμενο κόστος της νέας τουρμπίνας με την εγκατάσταση είναι 3999 ευρώ. Δεδομένου ότι η συσκευή έχει μέγεθος μεγαλύτερο από ένα μέτρο, μπορεί να απαιτηθεί ειδική άδεια για τη χρήση της, επομένως, στην πιο ακραία περίπτωση, η εταιρεία παράγει επίσης μίνι-turbines Liam με διάμετρο 0,75 μέτρων.

Οι κατασκευαστές σκοπεύουν να χρησιμοποιήσουν τους ανεμογεννήτριες τους όχι μόνο για τροφοδοσία οικιακών και βιομηχανικών κτιρίων, αλλά και για τροφοδοσία των θαλάσσιων σκαφών.

Όπως μπορείτε να δείτε, υπάρχουν πολλές ενδιαφέρουσες εναλλακτικές λύσεις από τους κατασκευαστές ανεμογεννητριών.