5 neobičnih dizajna vjetroelektrana

Energija vjetra aktivno se razvija širom svijeta, a nikome nije tajna da je ovo jedno od najperspektivnijih područja alternativne energije u ovom trenutku. Sredinom 2014. ukupni kapacitet svih instaliranih vjetroelektrana na svijetu iznosio je 336 gigavata, a najveći i najsnažniji vertikalni trostruki lopatica Vestas-164 postavljen je i pokrenut početkom 2014. u Danskoj. Njegova snaga doseže 8 megavata, a raspon lopatica je 164 metra.

Unatoč dugogodišnjoj tehnologiji izrade krilnih turbina i vjetrenjača općenito, mnogi entuzijasti žele poboljšati tehnologiju, povećati njezinu učinkovitost i smanjiti negativne čimbenike.

Kao što je poznato, koeficijent iskorištenosti energije strujanja vjetra tradicionalni generatori vjetra u najboljem slučaju doseže 30%, oni su prilično bučni i narušavaju prirodnu toplinsku ravnotežu obližnjih teritorija, povećavajući temperaturu površinskog sloja zraka noću. Također su vrlo opasne za ptice i zauzimaju velike površine.

Koje alternative postoje? Zapravo, rad modernih izumitelja ne poznaje granice, a izumljeno je mnogo različitih alternativa.

Pogledajmo pet najneobičnijih u industriji najistaknutijih alternativnih dizajna za vjetroagregate.

Od 2010. godine, američka tvrtka Altaeros Energies sa sjedištem u istraživačkom institutu Massachusetts razvija novu generaciju vjetroelektrana. Nova vrsta generatora vjetra dizajnirana je za rad na visinama do 600 metara, gdje se obični generatori vjetra jednostavno ne mogu nabaviti. Na tako velikim visinama neprekidno pušu najjači vjetrovi koji su 5-8 puta jači od vjetrova u blizini zemlje.

Generator je građevina na napuhavanje, slična zračnom brodu napuhanom helijem, u koji je na vodoravnoj osi ugrađena turbina s tri oštrice. Takav je generator vjetra lansiran 2014. godine na Aljasci na visinu od oko 300 metara radi testiranja tijekom 18 mjeseci.

Programeri tvrde da će ova tehnologija proizvoditi struju u vrijednosti od 18 centi po kilovatsatu, što je upola manje od uobičajene cijene energije vjetra na Aljasci. U budućnosti će takvi generatori moći zamijeniti dizelske elektrane, kao i pronaći primjenu u problematičnim područjima.

U budućnosti će ovaj uređaj biti ne samo generator električne energije, već i dio meteorološke stanice i prikladno sredstvo za pružanje Interneta na teritorijima daleko od odgovarajuće infrastrukture.

Nakon instalacije takav sustav ne zahtijeva prisustvo osoblja, ne zauzima veliko područje i gotovo je tih. Može se kontrolirati na daljinu, a zahtijeva održavanje samo jednom svakih 1-1,5 godina.

Još jedna zanimljiva odluka za stvaranje neobičnog dizajna vjetroelektrane provodi se u Ujedinjenim Arapskim Emiratima. Nedaleko od Abu Dabija gradi se grad Madsar u kojem planiraju izgraditi prilično neobičnu vjetroelektranu, koju su nazvali programeri "Windstalk".

Osnivač Atelier DNA, njujorške dizajnerske tvrtke koja razvija dizajn za ovaj projekt, rekao je da je glavna ideja bio pronaći kinetički model u prirodi koji bi mogao služiti za proizvodnju električne energije, a takav je model pronađen. 1203 stabljike od karbonskih vlakana, visine svaka oko 55 metara, s betonskim podlogama širine 20 metara, bit će postavljene na udaljenosti od 10 metara.

Stabljike će biti ojačane gumom, a pri dnu će imati širinu od oko 30 cm, a na vrhu sužavati do 5 centimetara.Svaka takva stabljika sadržavat će naizmjenične slojeve elektroda i keramičkih diskova izrađenih od piezoelektričnog materijala koji stvara električnu struju kada je izložena pritisku.

Kad se stabljike zakreću na vjetru, diskovi će se smanjiti, stvarajući električnu struju. Nema buke s lopatica vjetroagregata, nema žrtava među pticama, ništa osim vjetra.

Ideja je nastala promatranjem trske koja se njihala u močvari.

Projekt Windstalk tvrtke Atelier DNA pobijedio je na natjecanju Land Art Generator koje je sponzorirao Madsar za odabir najboljih međunarodnih umjetničkih djela za proizvodnju energije iz obnovljivih izvora.

Područje koje zauzima ova neobična vjetroelektrana obuhvatit će 2,6 hektara, a po snazi ​​će odgovarati uobičajenom vjetroelektrani, koji zauzima slično područje. Sustav je učinkovit zbog nedostatka gubitaka zbog trenja koji su svojstveni tradicionalnim mehaničkim sustavima.

U dnu svakog stabljika bit će generator koji pretvara zakretni moment iz stabljike pomoću amortizera i sustava cilindra, slično sustavu Levant Power razvijenom u Cambridgeu, Massachusetts.

Budući da vjetar nije konstantan, primijenit će se sustav za skladištenje energije tako da se akumulirana energija može trošiti i kad nema vjetra, objasnili su nam zaposlenici koji rade na projektu.

Na vrhu svakog stabljike ugrađuje se LED svjetlost, čija će svjetlina izravno ovisiti o jačini vjetra i količini električne energije koja se trenutno stvara.

Windstalk će raditi na kaotičnom potezu, koji vam omogućuje da elemente postavite mnogo bliže jedan drugom nego što je to moguće s uobičajenim vjetroturbinama tipa lopatica.

Sličan projekt Wavestalk razvija se za pretvaranje energije oceanskih struja i valova, gdje će sličan sustav biti naopako pod vodom.

Projekt, koji je razvio Saphon Energy iz Tunisa, kao i Windstalk, generator je vjetrova bez oštrica, ali ovaj put uređaj ima dizajn jedra.

Taj tihi generator, koji je po obliku nalik satelitskoj anteni, nazvan je Saphonian. Nema rotirajuće dijelove i potpuno je siguran za ptice. Zaslon generatora omogućuje kretanje naprijed-nazad pod utjecajem vjetra, stvarajući oscilacije u hidrauličkom sustavu.

Cilj projekta je poboljšati performanse vjetroelektrana u pogledu korištenja protoka vjetra. Vjetar bukvalno upada u jedro, što pod naletom čini pokrete prema naprijed i natrag, a nema lopatica, rotora i zupčanika. Ova interakcija omogućuje vam pretvaranje više kinetičke energije u mehaničku energiju pomoću klipa.

Energija se može akumulirati u hidrauličkim akumulatorima ili pretvoriti u električnu energiju pomoću generatora, ili se neki mehanizam može koristiti za okretanje. Ako konvencionalni vjetroelektrani imaju učinkovitost od 30%, tada ovaj generator jedrenja daje svih 80%. Njegova učinkovitost nadmašuje vjetrenjače tipa lopatica 2,3 puta.

Zbog nedostatka skupih komponenti, kao što je to slučaj s vjetroturbinama (noževi, glavčine, prijenosnici), u slučaju Saphoniana, troškovi opreme smanjuju se na 45%.

Aerodinamički oblik Saphonia ima prednost u tome što turbulentne struje vjetra slabo utječu na tijelo jedra, a aerodinamička sila samo se povećava. Zbog turbulencija vjetrenjače se ne koriste u urbanim područjima, a tamo se mogu koristiti i Saphonian. Osim toga, štetni čimbenici zvuka i vibracije su minimizirani. Saphon Energy dobio je nagradu KPMG za inovaciju.

Još jedan vrlo revolucionarni pristup korištenju energije vjetra primijenio je 2008. izumitelj - entuzijasta iz Kalifornije.Veliki vjetroelektrani za male gradove veličine su zgrade od 30 spratova, a njihovi noževi dostižu veličinu krila Boeinga 747.

Ovi divovski generatori sigurno proizvode puno energije, ali proizvodnja, transport i ugradnja takvih sustava su složeni i skupi. Unatoč tome, industrija svake godine raste za više od 40 posto. To je ono o čemu je razmišljao Dag Selsam iz Kalifornije prije nego je postavio ambiciozni cilj. Odlučio je da je realno dobiti više energije koristeći manje materijala.

Instaliranjem desetak ili nekoliko desetaka malih rotora na jednu osovinu spojenu na jedan generator, Doug je na kraju postigao svoj cilj. Povezao je jedan kraj duge osovine s generatorom, a drugi kraj ubacio u visine na balonima s helijem. Sustav je radio kako se i očekivalo.

Doug je u udžbenicima pročitao da je turbina s jednim rotorom dovoljna da dobije maksimum, ali Doug ima dvojbe. Mislio je drugačije: što je više rotora, to je više energije vjetra dostupno za upotrebu.

Ako se svaki rotor nalazi pod pravim kutom, tada će svaki rotor dobiti svoj vlastiti vjetar, a to će povećati učinkovitost generacije.

Naravno, to komplicira fiziku, jer sada je trebalo osigurati da svaki rotor uhvati vlastiti tok, a ne samo tok iz obližnjeg rotora. Trebalo je otkriti optimalni kut za osovinu u odnosu na vjetar i idealnu udaljenost između rotora. I na kraju je dobitak dobiven korištenjem manje materijala.

Izumitelj je 2003. godine od kalifornijske energetske komisije primio 75.000 dolara za razvoj turbine od 3.000 vati sa sedam rotora. Zadatak je uspješno riješen, a Dag Selsam je već prodao više od 20 svojih 2000-vatnih turbina s dvostrukim rotorom nekoliko vlasnika kuća. Izgradio je te uređaje u svojoj seoskoj garaži.

Dougova ideja bila je jedna od rijetkih ideja koja zapravo ima sve šanse za postizanje velikog uspjeha u komercijalnom svijetu. Selsam kaže da su dva rotora samo početak. Vjerojatno će jednog dana preko neba vidjeti svoje turbine s dugim više rotora.

"Možemo ići dalje i napraviti mnogo snažnije turbine koristeći ovu tehnologiju, ona će nadmašiti najluđe fantazije tvrtke General Electric", kaže izumitelj.

Archimedes, sa sjedištem u Rotterdamu, Nizozemska, smislio je vlastiti koncept neobičnih vjetroagregata koji se mogu instalirati izravno na krovove stambenih zgrada.

Prema autorima projekta, učinkoviti dizajn s niskom razinom buke može maloj kući pružiti struju i kompleks takvih generatora, radeći u suradnji s standardni solarni paneli, u stanju potpuno smanjiti na nulu ovisnost velike zgrade o vanjskim izvorima električne energije. Nove vjetroturbine nazivaju se Liam F1.

Mala turbina promjera 1,5 metara i težine oko 100 kilograma može se postaviti na bilo koji zid ili krov stambene zgrade. Obično je visina terasiranih krovova 10 metara, a vjetar u zemlji gotovo uvijek je jugozapadni. Ovi su uvjeti dovoljni da pravilno postavite turbinu na krov i učinkovito iskoristite energiju vjetra.

Ovdje su riješena dva problema konvencionalnih vjetroelektrana: buka konvencionalnih lopatica i visoke cijene instaliranja glomazne opreme. U konvencionalnim vjetroelektranama troškovi instalacije često se ne isplaćuju. Razina buke Liam-ove turbine je oko 45dB, a to je još tiše od buke kiše (zvuk kiše u šumi je 50 dB).

Po obliku koji nalikuje puževu školjku, turbina se poput vjetrobrana okreće u vjetru, hvatajući protok zraka, smanjujući njegovu brzinu i mijenjajući smjer. Direktor tvrtke Marinus Miremeta tvrdi da učinkovitost inovativne turbine dostiže 80% maksimalne učinkovitosti koja je teoretski dostupna u vjetroelektrani. A to je već sasvim dovoljno.

U Nizozemskoj prosječna obitelj godišnje potroši 3300 kWh električne energije.Prema programerima, polovinu ove energije može osigurati jedna Liam F1 turbina pri brzini vjetra od najmanje 4,5 m / s.

Tri takve turbine mogu se postaviti u vrhove trokuta na krovu kuće, tada će svaka turbina biti opremljena vjetrom i neće se međusobno ometati, već će naprotiv pomagati jedna drugoj.

Ako govorimo o instaliranju u gradu u kojem postoje nemirni protoci, proizvođač predlaže malo podizanje vjetroelektrana instaliranih na gradskim krovovima, pričvršćujući ih na stupove tako da zidovi susjednih kuća ne ometaju strujanje vjetra.

Procijenjeni trošak nove turbine s instalacijom je 3999 eura. Budući da uređaj ima veličinu veću od jednog metra, možda će biti potrebna posebna dozvola za njegovu upotrebu, pa će, u najekstremnijem slučaju, tvrtka proizvoditi i mini-Liam-ove turbine promjera 0,75 metara.

Proizvođači planiraju svoje turbine koristiti ne samo za napajanje stambenih i industrijskih zgrada, već i za opskrbu brodskih brodova.

Kao što vidite, postoji dosta zanimljivih alternativa proizvođača proizvođača vjetroelektrana.