Fan Duvarı
Bir nəhəng rotor, yoxsa yüz min kiçik? Biz hər biri kompüterinizi soyuducu olan kiçik fanların divarlarının şəhər küləyini elektrikə çevirə biləcəyini sınayırıq. Bu da riyazi hesablamadır, hələ işləməyən hissələr də daxil olmaqla.
Hər gördüyünüz külək turbini eyni məntiqə tabedir: mümkün qədər böyük bir rotor inşa edin, onu mümkün qədər yüksəkdə qoyun və buraxın ki, böyük bıçaq göyləri sıxa bilsin. Bu çox yaxşı işləyir. Bu da kranalar, yollar, açıq torpaq, illər icazə tələb edir və quşları öldürür. Biz əks fikirdə olmaq istəyirik.
 high, 1,800 m² covered in about 110,000 fans of 120 mm, grouped in 6,900 plug-in modules. Local Solar System “İnformasiya texnologiyaları” (ing.
Fikir
Kompüteri soyudan kiçik bir axıcı fan götürək. Bu zaman əyriliklər və ya düzbucaqlıların kəsişməsi nəticəsində yaranan bucaqlara isə əyriliklər deyilir. Put sixteen of them in a module the size of a pizza box, give each one a shaped funnel that speeds up the air, and cover a wall with thousands of modules.
Əgər bir fan dağılsa, divar öz istehsalının yüzdə birini itirər və hər kəs bir screwdriver ilə onu əvəz edə bilər. Modullar adi paketlərdə göndərilir. Onlar dam örtüyünün kənarında oturmaq, binanın bir küncünə qalxmaq və ya avtomobil yolunun səs-küy baryerinin panellərini əvəz etmək üçün istifadə edilə bilər.
# Where it could shine
Quşlar və yarasalar. Böyük turbinlər canlılar üçün real problemdir: yalnız birləşmiş Ştatlarda hər il monopol turbinlərdə təxminən 140,000-328,000 quş ölür (Loss, Will and Marra, 2013). 150 m rotor 10 rpm-də dönür və onun bıçaq ucları π × 150 m × 10 / 60 s ≈ 79 m/s-da hərəkət edir. 10 mm-lik bir şəbəkə arxasındakı 120 mm fan, hərəkət sürətində öz uclarını çevirir. Heç kim hələ də quşların mikro-ventilyator divarları ilə qarşılıqlı təsirini ölçməyib, buna görə də bunu ölçmək bizim proqramımızın bir hissəsidir.
Siting. Külək sıxıldığı yerdə sürətlənir: dam çərçivəsində, binanın bir bucağında, küçə kanyonunda. Bu zonaları böyük rotor izləyə bilməz. Modular array onları tam olaraq örtmək olar.
. Kompüter fanları havanı itələmək üçün, onun tərəfindən itələnmək üçün deyil. Bu səbəbdən rotorun 5% (pessimist), 10% (orta) və ya 20% (optimist) effektivliyini, ventilyatordan şəbəkəyə elektrik zəncirinin isə 40, 55 və ya 70% effektivliyini qəbul edirik.
Ducts kömək edə bilər. Kyushu Universitetində inkişaf etdirilən geniş bir diffuzor, “külək lensi”, eyni diametrli rotorun gücünü təxminən 2-5 dəfə artırdı (Ohya və Karasudani, 2010). Lakin kanal ön sahəni tutur: qurğunun ön sahəsindən keçən gücün yarısından çoxunu çıxarmaq göstərilməyib (Dighe et al., 2018). Bu modelin əsası burada qoyulur.
Bu əsas fikirlə bütün divar 7 kW at 6 m/s, 34 kW at 10 m/s and 114 kW at 15 m/s. Fan ölçüsü gücünü az dəyişir, çünki bütün ölçülər divarın 55% -ni dönən bıçaqlarla əhatə edir; bu hissələrin sayını və qiymətini dəyişir. Duct yalnız hər bir rotorun çıxışını ikiqat artırsa, qazanır, çünki onlar daha az fan üçün yer qoyurlar.
Bir ildə nə qədər enerji
Yerdə heç vaxt sabit külək yoxdur. Standart (Rayleigh) külək paylanması ilə üç yer modelini hazırlamışıq: ortalama 4 m/s olan şəhər damının, 4.5 m/s olan avtoyol məhdudiyyətinin və 6.5 m/s olan açıq sahil. Həqiqətən şəhər küləyi zəifdir: UK Carbon Trust 5 m/s-ə çatan bir neçə bina sahəsi tapdı (Carbon Trust, 2008), və Warwick Wind Trials-da 26 binadakı mikro turbinlərin ortalama gücü 0.85% idi (Encraft, 2009).
Ölçü üçün, bir adi 3 MW quru turbini 35% güc faktorunda işləyir 3 MW × 8,760 h × 0.35 ≈ 9.2 GWh ildə istehsal edir: təxminən 65 sahil fan divarları qədər.
Nə qədər
Biz kvadrat metr üçün hər bir hissəsini təxmin etdik: su keçirməyən fanlar $3 to $8 həcmdə, çərçivələr və mesh, elektronika və mövcud bina üzərində montaj. Bütün divar $0.76 million to $2.43 milyon (orta $1.38 milyon) kanallar olmadan gəlir. 20 il ərzində 7% endirim dərəcəsi ilə, hər kilovat-saat üçün xərcləri verən xidmətlə yayılır.
Düzgün oxu: bugünkü kompüter fanlarından hazırlanmış, Fan Duvarı mərkəzi halda bir şəhərdə təxminən $1.20 per kWh on a windy coast and about $5 dəyərindədir. Yaşayış binasının damında günəş enerjisi $0.12 to $0.28, köməkçi-ölçülü külək $0.03 to $0.07 (Lazard LCOE+, June 2024; IRENA, 2024). Bu gün elektrik enerjisi istehsalı üçün bu texnologiyanın istifadəsi mümkün deyil.
Nədir doğru olmalıdır
Bu kimi dəyişikliklər üçün müxtəlif metodlar mövcuddur. Kanallaşdırılmış modullar və 65% elektrik zənciri olan bir sahil sahələrində, kWh başına xərclər iki şeyə bağlıdır: hər kanallaşdırılmış rotor küləyi nə qədər yaxşı çevirir (effektiv effektivliyi) və quraşdırılan divarın kvadrat metrinin nə qədər baha olduğu.
| Effektiv kanal rotor effektivliyi | m² başına $200 | $400 m² | $800 m² |
|---|---|---|---|
| 10% | $0.60 | $1.21 | $2.41 |
| 20% | $0.30 | $0.60 | $1.21 |
| 30% | $0.20 | $0.40 | $0.80 |
| 40% | $0.15 | $0.30 | $0.60 |
Tədqiqat proqramı
| Faza | Biz nə edirik | Biz nə ölçürük | Qiymətləndir |
|---|---|---|---|
| 0. Masaüstü tədrisi | Kanal şəkillərinin, bıçaq dizaynlarının və elektrik planının kompüter simulyasiyası | Təxmin edilən effektivlik və itkilər | $15k to $30k |
| 1. Bench testləri | 20 off-the-shelf və 20 custom rotorlar bir rütubətli tuneldə 3 ilə 15 m / s | Əlavə e’tibarlılıq əyriləri, başlanğıc sürəti, səs | $30k to $60k |
| 2. Bir modul | Kanalları və güc elektronikanı olan 16-ventilatorlu modul | Modulun effektivliyi, bir il xaricində | $25k to $50k |
| 3. 10 m² pilot | Yaban həyatı kamerası olan bir dağ paneli | Enerji, array itkiləri, mövcudluğu, quşlar və yarasalar | $60k to $120k |
| 4. Tam divar dizaynı | Quruluş, sertifikatlaşdırma, son xərc modeli | m² başına quraşdırılmış xərc, kWh başına xərc | $50k to $100k |
0-dan 3-ə qədər olan mərhələlərdə təxminən $130,000 to $260,000 tələb olunur. Bütün divar yalnız pilot hipotezini təsdiqlədikdə mənalıdır. Bütün tədqiqatlar Fondun xəzinəsindən ödənilir, bu da layihənin ehtiyac duyduğu hər şeyi, laboratoriyalardan və təchizatçılardan serverlərə və insanlara qədər maliyyələşdirir; bağışlanmalar bir proqram üçün saxlana bilməz. Tam texniki hesabat, model və onun məlumatları açıqdır: model data and model code.
Sizə necə kömək edə bilərəm?
- Sənin bacarıqlarını gətir. Küçük rotor aerodinamiği, rüzgar tünelleri, güc elektronikası, struktur mühəndisliyi və ya quş monitorinqini bilən insanlara ehtiyacımız var. İş təklif et.
- Dahliz təklif edin. Təhlükəsiz girişi olan rütubətli düz dam 10 m² pilotu qəbul edə bilər. Bizi haradan və nə qədər açıq hiss etdiyinizə dair məlumatlandır.
- Kömür məlumatlarını paylaş. Əgər siz damda, sahildə və ya körpüdə hava stansiyası işlədirsinizsə, bir il ərzində əldə etdiyiniz külək ölçüləri bizə pilot sahəni seçməyə kömək edəcəkdir.
- Evdə sınaq. Bir ucuz su keçirməyən fan, bir körpü düzəldicisi və küləkli balkonda bir multimetr yaxşı elmi layihə yaradır. Müxtəlif küləklərdə voltaj və axan suları ölç və bizə nömrələri göndər.
- Fondu dəstəkləyin. Dəstəklər Xeyriyyə Fonduna gedir və bu da daxil olmaqla bütün araşdırmalarımızı davam etdirir.
Mənbələr
- Howey, D.A., Bansal, A. və Holmes, A.S. (2011). Elektrik enerjisinin istehsalı üçün bir neçə növ külək turbinləri mövcuddur. Smart Materials and Structures 20, 085021.
- A., Əhmədov T. və b. (2010). Wind-lens texnologiyası ilə yüksək güc istehsal edən bir örtüklü külək turbini. Energies 3(4), 634-649.
- Dighe, V.V., de Oliveira, G., Avallone, F. və van Bussel, G.J.W. (2018). Ducted külək turbini optimallaşdırma və rotor mövqeyinə həssaslıq. Wind Energy Science 3, 221-229.
- Bakı: Karbon, 2008. Kənd təsərrüfatı: texniki və texnoloji göstəricilər.
- Bakı: Elm, 2009. Warwick Wind Trials final report (azərb.
- Pacific Northwest National Laboratory (2024). Distributed Wind Market Report, 2024 edition: kiçik külək ortalama $7,370 per kW quraşdırılmış və 2023-cü ildə 13% güc faktoru.
- Lazard (June 2024). Energiyanın səviyyələndirilmiş qiyməti+.
- IRENA (2024). Renewable Power Generation Costs in 2023.
- Odisseya-Dura. Ev başına elektrik enerjisi istehlakı, AB.
- US Energy Information Administration (2022). Orta ev elektrik enerjisi istifadəsi.
- Loss, S.R., Will, T. və Marra, P.P. (2013). Buğdanın yetişdirilməsinin əsas növləri Amerika Birləşmiş Ştatlarında və Kanadada yayılmışdır. Biological Conservation 168, 201-209.