Новые вертикальные ветряные турбины
Конструкция ветряных турбин существенно улучшалась за последние пара лет, но до большого увеличения эффективности ветроэлектростанций дело пока не дошло.
Все по причине того, что классические ветряные турбины – те, что с тремя огромными лопастями, по большей части мешают друг другу. Размещение двух либо более громадных ветряных турбин в близи друг от друга создаёт вихри и ветровые блоки, каковые снижают эффективность всего ветропарка.
Биофизик компании CalTech и обладатель гранта «гений» одного из наибольших фондов социальной помощи США – Фонд Макартуров (MacArthur Foundation) – Джон Дабири (John Dabiri) отыскал решение проблемы низкой эффективности ветроэлектростанций.
До сих пор единственным действенным ответом было размещение отдельных ветряных турбин так на большом растоянии друг от друга, как это быть может, в большинстве случаев дальность размещения составляла 7 диаметров ротора. (Не смотря на то, что недавние изучения говорят о том, что расстояние в 15 диаметров трудится существенно действеннее).
С текущими размерами рабочих воздушных винтов, каковые достигают, а время от времени и превышают размеры футбольного поля, для действенной работы ветроэлектростанций может потребоваться много либо тысячи гектар, лишь чтобы свести ветряные помехи к минимуму.
Но что, в случае если данный недочёт возможно использован в качестве преимущества?
Данный вопрос разглядывал Джон Дабири, директор Центра ветряной энергетики (Bioinspired Wind Energy) в Калифорнийском технологическом университете в Пасадене (California Institute of Technology in Pasadena). Ответ, он утвержает, что возможно отыскан в движении рыбы, которое он всесторонне изучал на протяжении проведения изучений по гидродинамике и биомимикрии, каковые и принесли ему грант Макартуров.
Он понял, что вертикальное размещение оси ветровых турбин с лопастями, каковые по форме напоминают плавники рыб, смогут трудиться совместно, дабы более действенно применять энергию ветра.
«Свора рыб, плавающих в океане, приходится бороться с вихревыми потоками, остальными и волнами помехами, что вызывают другие рыбы», говорит Джон. «Кое-какие виды применяют меньше энергии для движения из точки А в точку Б, пребывав в группах, чем в то время, когда они сами по себе, по причине того, что они в состоянии применять эти помехи для увеличения их неспециализированной эффективности».
Джон согласен с тем, что классический дизайн ветряной мельницы есть самые эффективным, но лишь в случае если у вас ветроэлектростанция лишь с одной турбиной. Для кластера ветряных автомобилей, он утвержает, что нужны турбины с вертикальной осью вращения.
Технические трансформации, что случились за последние пара лет с вертикальными ветряными турбинами, сделали их фактически не похожими на ветряные мельницы. Их концентраторы находятся перпендикулярно почва, исходя из этого их лопасти вращаются как карусель, либо в случае если быть более правильным, как вентиляторы, устанавливаемые на крышах. Они меньше, несложнее и дешевле, чем классические турбины, но с одним недочётом – их эффективность вдвое меньше классических.
Легко понять из-за чего: в любую секунду времени, добрая половина лопастей принимает на себя силу ветра и движется в сторону его потока, в то время как вторая добрая половина мешает этому перемещению.
И, согласно точки зрения Джона, это именно то место, где понадобится опыт рыб. Вертикальные турбины Дабири составляют около 9 метров в высоту, одна десятая высоты многих простых турбин, что разрешит поместить много таких уменьшенных турбин на площади, где в большинстве случаев размещается одна классическая. В собственной лаборатории и на экспериментальной ферме, расположенной в Равнине Антилоп, что к северу от Лос-Анджелеса, Джон разместил пара турбин для сбора энергии от ветряных вихрей, что создают стоящие рядом турбины, вращающиеся в противоположном направлении.
Итог был впечатляющий. Современная коммерческая ветряная электростанция с масштабными территориальными требованиями создаёт около 2,5 Вт на квадратный метр. Одна простая турбина генерирует от 1 до 3 милионов ватт электричества.
И без оглядки на то, что его «карусели» генерируют всего лишь 3,5 кВт любая, и нужно установить 280 единиц, дабы дотянуть до 1МВт, приобретаемого от классической турбины, установленные в солидном массиве ветроустановки Дабири смогут создавать на порядок больше энергии, занимая такую же площадь.
Дабири верит, что они с его командой смогут поставлять собственные агрегаты по $3500 за штуку, что в пересчете на цена электричества выясняется, ни большое количество ни мало, вдвое дешевле установки «хорошего» ветрогенератора. И в то время, в то время, когда установка классической турбины требует привлечения больших упрочнений, бригады строителей-монтажников, пары огромных подъемных кранов, прочнейший сборки деталей и бетонный 8000 фундамент, ветряк Дабири имеет всего две дюжины подробностей и возможно собран при помощи инструмента, продающегося в любом строительном либо хозяйственном магазине.
В качестве совершенной компоновки ветроэлектростанции Дабири видит использование классических турбин вместе с довольно маленькими массивами его ветряков, заполняющими безлюдное пространство между гигантами. «Ветровая электроэнергетика это всецело сформировавшаяся разработка, которая в увеличении эффективности», говорит Джон. «Нам нужно изменять подход, внедрять радикально новые идеи, а не просто увеличивать масштаб. Вдохновленные природой инженерные ответы являются ключом к этому».
По данным: sierraclub.org