برخی از زبان‌ها در این سایت ممکن است توسط ماشین ترجمه شده و ممکن است حاوی خطا باشند. کمک کنيد بهبودش بدين متن اصلی انگلیسی را بخوانید
توربین‌های بادی دریایی که در یک آسمان غروب آفتاب بنفش و نارنجی ایستاده اند، خورشید در افق بالای دریا آبی تیره.
وبگاه رسمی Green Initiative

ديوار بادکنک

ما شروع کردیم به پوشاندن یک ساختمان با فن های کامپیوتری که از باد الکتریسیته تولید می کنند. فیزیک به این نسخه گفت نه. همچنین به یکی بهتر اشاره کرد. اینجا تمام ریاضیات است، چه چیزی ثابت شده، چه چیزی ثابت نشده و چه چیزی برای یافتن آن لازم است.

掬茶, via Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

هر توربین بادی که دیدید از یک منطق پیروی می کند: یک روتور تا حد ممکن بزرگ، تا حد امکان بالا. اين کار فوق العاده اي هست و به جرثقيل، زمين باز و مجوزهاي سالها نياز داره سوال ما برعکسه آیا می‌توان با استفاده از روتورهای کوچک، در مکان‌هایی که شهرها وجود دارند، برق تولید کرد؟ ایده دیوار بادکنکی برای اولین بار در Local Solar System Foundation در 2020 پیشنهاد شد؛ اين صفحه مدل باز و به روز شده اش هست

این صفحه برای افرادی نوشته شده که ممکن است ایده را تأمین مالی، بسازند یا آزمایش کنند. این یک روش عمدی برای فروش نیست. ما اعداد را برای طراحی اولمان اجرا کردیم، فهمیدیم که کجا شکست خورده است، آن را دوباره طراحی کردیم و اعداد را دوباره اجرا کردیم. نسخه کوتاه: یک دیوار از فن‌های کامپیوتری روی نمای ساختمان نمی‌تواند کار کند، تاجی از روتورهای بزرگتر در لبه بادهای سقف می‌تواند الکتریسیته واقعی تولید کند و قیمت پنل‌های خورشیدی را شکست نخواهد داد مگر اینکه چندین چیز را بتوانیم آزمایش کنیم که خوب به نظر برسد. هر تصویر زیر از مدل باز ما آمده است (کد، داده).

2.2%of the wind speed, at most, can pass through fans mounted flat on a closed facade: the air has nowhere to go
159 کیلووات ساعتدر هر متر مربع در سال از تاج بهبود یافته در یک 6.5 باد م/س سایت (مرکزی؛ محدوده 43 تا 509)
225 کیلووات ساعتبه ازای هر متر مربع در سال از پنل های خورشیدی روی سقف ساختمان (مرکزی)
$0.84هر کیلووات ساعت برای تاج بهبود یافته، مورد مرکزی، سایت بادهای شدید (دامنه $0.14 to $6.30)؛ خورشیدی پشت بام: $0.19

نسخه 1، و چرا کار نميکنه

ایده اول یک نمای ساختمان 40 متر طول و 15 طبقه ارتفاع بود که با 110000 فن 120 میلی‌متری پوشیده شده بود، هر کدام به عقب می‌رفت تا موتور آن تبدیل به ژنراتور شود. عکس خيلي خوبيه این سه دلیل به ترتیب اهمیت شکست می‌خورد.

نمای جلویی نسخه 1 دیوار بادکنک، 40 متر طول و 15 طبقه ارتفاع، پوشیده از ماژول‌های کوچک بادکنک، با یک نفر و اتوبوس برای مقیاس.
نسخه 1: 1800 متر مربع نمای خارجی با پنل‌های 120 میلی‌متری پوشیده شده‌است. Local Solar System طرح مفهومی بنیاد.

**1. هوا نمی‌تواند از دیوار بسته عبور کند. ** یک توربین انرژی را از هوایی که از آن عبور می‌کند، می‌گیرد. در یک نمای جامد باد متوقف می‌شود (مهندسان آن را رکود می‌نامند) و به بالا، پایین و پهلوها لغزش می‌کند. حتی اگر هر پنکه یک فاصله 30 سانتی‌متری پشت خود داشته باشد، که در دو طرف و بالای آن باز است، پیوستگی حد سختی را تعیین می‌کند: تمام هوا وارد شده به 1,800 متر مربع از پنکه باید از طریق حدود 39 متر مربع فضای خالی خارج شود، بنابراین می‌تواند با سرعت کمتر از 2.2٪ از سرعت باد از بین پنکه عبور کند. قدرت با مکعب سرعت همراهه، پس ديوار بايد کمتر از 0.01 درصد از اونچه که همون فن ها آزادانه ميکنن رو داشته باشه اندازه‌گیری‌های پشت پوشش تهویه شده واقعی موافقت می‌کنند: 0.2 تا 0.6 m/s جریان هوا در حفره با بادهای تا 5 m/s (Salonvaara et al., 2007). مدل 3 بعدی بالا را به نسخه 1 تغییر دهید تا ببینید: باد در دیوار توقف می‌کند و از آنجا دور می‌شود.

بخش از ساختمان: باد در نمای بسته توقف می‌کند و بالا می‌رود تا بر روی لبه سقف، جایی که تاج ماژول‌ها قرار دارد، بچرخد.
جايي که هوا ميتونه بره طراحی مفهومی، مدل نسخه 2.

**2. یک تیغه 120 میلی‌متری بادبان دارای یک سیم با طول حدود 2 سانتی‌متر است. هوا در اطراف آن با عدد رینولدز نزدیک به 10000 حرکت می‌کند، که در این حالت بال‌ها بیشتر نسبت ارتفاع-به-حمل خود را از دست می‌دهند: بال‌های صاف هواپیما «بیشتر از یک درجه بزرگی» بالاتر از عدد بحرانی رینولدز حدود 70000 بهبود می‌یابند.لیسمان، 1983.). توربین‌های سنجیده شده در مقیاس سانتی‌متری به ضریب قدرت حدود 9٪ (Howey, Bansal and Holmes, 2011) می‌رسند؛ a 10 cm computer-fan rotor used as a turbine delivered 28 mW at 5 m/s, about 4% of the wind’s power across it by our calculation (Federspiel and Chen, 2003). فن‌های کامپیوتر برای فشار دادن هوا طراحی شده‌اند، نه اینکه توسط آن فشار داده شوند.

شش فن کامپیوتر 80 میلی‌متری مربعی سیاه با کابل‌ها و محافظ انگشت سیمی روی پس زمینه سفید.
وب‌گاه رسمی شرکت 80mm نسخه 1 در مورد 110,000 از پسر عموهای کمی بزرگتر خود 120 mm در یک نمای ساختمان تصور کرد. Photo: cappie2000 (public domain)

**3. هزاران ژنراتور کوچک آنچه را که تولید می‌کنند هدر می‌دهند. ** یک موتور فن که بخش کوچکی از یک وات را در چند ولت تولید می‌کند می‌تواند 10 تا 40٪ را تنها در یک ترمیستور دیود از دست بدهد. تخمين مركزي ما براي کل زنجیره از فن تا شبکه 54 درصده

حتی با نادیده گرفتن دلیل اول (یک دیوار مستقل از طرفداران)، نسخه 1 حدود $4.20 per kWh on a windy coast and $18تا تو شهربيست تا صد برابر قيمت يه سقف توليد کننده انرژي خورشيدي

فیزیک که محدودیت ها را تعیین می کند

نیروی حمل شده توسط باد در یک ناحیه A برابر با P = ½ ρ A v³ است، با چگالی هوا ρ = 1.225 kg/m³. مکعب همه چیز است: در 6 متر بر ثانیه یک متر مربع 132 وات حمل می‌کند، در 12 متر بر ثانیه 1058 وات. متوسط در طول سال، سقف شهر با باد متوسط 4 متر بر ثانیه 75 وات بر متر مربع؛ ساحلي که در معرض نور قرار گرفته با سرعت 6.5 متر بر ثانيه 321 وات بر متر مربع.

بدون محدوديت هيچ روتور بازي نميتونه بيشتر از 16/27 ≈ 59.3% از جریان انرژی در ناحیه اش، چون هوا باید به حرکت خود ادامه دهد.

يه روتور دوم ميتونه چي اضافه کنه دو روتور در یک سری (مانند مراحل یک موتور جت) می‌تواند به حداکثر 16/25 = 64% از قدرت در طول یک منطقه روتور، و بی نهایت فقط 2/3 (نیومن، 1986.). یک موتور جت مراحل را روی هم قرار می‌دهد زیرا هوا را از طریق یک هسته محدود با اختلاف فشار عظیمی از سوخت سوزاننده می‌کشد. باد آزاد چنین فشاری را ارائه نمی‌دهد: هر مرحلهٔ اضافی هوا را آهسته‌تر می‌کند و هوا به آرامی در اطراف دستگاه پخش می‌شود. افزایش اندازه‌گیری شده از روتورهای باد ضد-چرخش در محدوده 0 تا 60٪ است، اما آزمایش‌های اخیر به خوبی کنترل شده در گروه 2 تا 10٪ (Adema et al., 2026 review).

چه چیزی می‌تواند به پره‌های استاتور اضافه شود. یک روتور هوا را در حال گرداب‌گیری رها می‌کند و گرداب انرژی از دست داده می‌شود. در نسبت‌های پایین سر سرعت روتورهای کوچک، خسارت بزرگ است: روتور ایده‌آل گلاورت به 0.42 با نسبت سر سرعت 1، 0.51 با 2 و 0.57 با 5 می‌رسد. در این حالت، ستون‌های پشت سر هم می‌توانند به صورت یک تکه از آن را تشکیل دهند. هیچکس این را روی توربین بادی اندازه‌گیری نکرده است؛ در پره‌های هواپیما چنین بال‌هایی 2 تا 5 درصد (لی و همکاران، 2017.).

يه کانال چقدر ميتونه اضافه کنه یک کانال با لبهٔ صاف (لنز باد دانشگاه کیوشو) فشار را پشت روتور کاهش می‌دهد و هوا بیشتری را از آن عبور می‌دهد. در آزمایش‌های تونل باد یک دیفندر با لبهٔ فشرده ضریب قدرت را از 0.37 برای روتور خالی به بین 0.7 و 0.88، نسبت به سطح روتور افزایش داد، اما فقط به 0.48 تا 0.54 نسبت به کل لبهٔ (Ohya and Karasudani, 2010). این یک گیر است: به ازای هر متر مربع از * ناحیه جلویی *، کانال‌ها هیچگاه حد بتز را شکست نداده‌اند، “در عمل عوامل افزایش قدرت بالاتر از 3 هرگز بدست نیامده اند” و توربین‌های کانالی “بیشتر از 50 سال عمر دارند. تا کنون بدون هیچ موفقیت تجاری” (van Bussel, 2007). گران‌ترین تلاش اخیر، FloDesign/Ogin، توربین‌های خود را در عرض شش ماه حذف کرد و در 2017 (Gipe, 2017) منحل شد.

پنج توربین بادی کوچک بر روی ستون‌های بلند سفید، هر روتور توسط یک حلقه گرد با لبهٔ صاف در برابر آسمان ابری احاطه شده‌است.
توربین‌های بادی لنزدار در پردیس ایتو دانشگاه کیوشو، ژاپن: هر روتور داخل یک حلقه با لبهٔ صاف می‌چرخد، این ایده را کانال ماژول ما قرض گرفته‌است. Photo: Hot cake syrup, CC BY-SA 3.0

اندازه به خاطر عدد رینولدز مهم است. ما بهترین روتور ممکن را در هر اندازه با یک مدل تکانه عنصر تیغ محاسبه کردیم (بهترین گلاورت با چرخش دنباله، نوک و از دست دادن محور، و یک نسبت بالابر تا کششی که با عدد رینولدز کاهش می‌یابد، از هواپیماهای کم رینولدز اندازه‌گیری شده مانند . سلیگ اس جی 6043):

قطر چرخ‌دنده‌هاتير، نسبت نوک به سرعتعدد رینولدز) شعاع 75٪ (بهترین طراحی
4 cm8, 1.254,5000.23
12 سانتی‌متر (فنر رایانه)8, 1.512,0000.29
25 سانتیمتر8, 2.020,0000.36
50 سانتی‌متر (ماژول بهبودیافته)6 تا 7، 2.543,0000.39 تا 0.40
1 متر6, 3.074,0000.42
7 متر (توربین کوچک)8, 4.5265,0000.49

اينها سقف هايي براي تيرهايي هستند که قبل از خسارت واقعي ساخته شدن به عنوان یک چک، یک توربین قابل حمل 39 سانتی‌متر طراحی شده برای این منظور اندازه‌گیری 0.32، که مدل ما در حدود 0.39 برای آن اندازه (کیشور، کودرون و پریا، 2013.): بنابراین فرض می‌کنیم که سخت‌افزار اول به 65 تا 90٪ از ارزش طراحی می‌رسد و برای روتورهای سانتیمتری بسیار کمتر است، جایی که جداسازی لایه ای غالب است.

یک توربین بادی کوچک سه تیغه ای در یک برج نازک در تونل باد، در مقابل یک شبکه بزرگ از فلپ های فلزی که توسط موتورها حرکت می کنند.
یک مدل توربین بادی در تونل باد دانشگاه اولدنبورگ، آلمان، در مقابل یک شبکه فعال از باله‌های موتوری که هوا را به حالت کنترل شدهٔ طغیان و اضطراب می‌رساند. مرحله 1 از نقشه راه ما یک آزمایش از این نوع است. Photo: Schottler, Reinke, Hölling, Whale, Peinke and Hölling, CC BY 3.0

جهت باد. یک ماژول ثابت تنها از بخشی از باد که به آن می‌وزد استفاده می‌کند. قدرت تقریباً با مکعب زاویه ناهمواری برای روتورهای باز و به آرامی برای کانال‌ها کاهش می‌یابد (Tamaro et al., 2024; Richmond-Navarro et al., 2022). با باد معتدل غالب، ماژول رو به آن حدود 47% از انرژی که یک روتور همیشه هماهنگ می گیرد. نسخه 1 فرض می‌کند 100٪.

طراحی بهبود یافته: تاجی بر لبه سقف در جهت باد

همه چیز را در نظر بگیرید و طراحی تقریباً خود به خود خواهد شد: روتورهای بزرگتر که عدد رینولدز آنها بهتر است، در کانال‌هایی که از آن‌ها محافظت می‌کنند و شتابشان می‌دهند، آزادانه ایستاده که هوا می‌تواند عبور کند، با باد غالب روبرو در جایی روی ساختمان که جریان قوی‌ترین است. اون جايي که روي سقفه هوايي که به نما ميخوره بالا ميره و از لبه عبور ميکنه در بالای یک لبه بام بادگیر سرعت باد 1.06 تا 1.25 برابر سرعت در ارتفاع سقف است، اما فقط 0.38 برابر زمانی که آن لبه بام بادگیر باشد (Mertens, 2006).

Each module is 725 mm square: a 0.5 m seven-blade rotor in a compact wind-lens duct, five stator vanes that recover some swirl and carry a 50 to 300 W generator, a stainless guard mesh and one sealed power board with maximum-power-point tracking. دو ردیف تاجی به ارتفاع 1.45 متر را بر روی ریل‌های فولادی بالای پرده ایجاد می‌کنند. یک فرد می‌تواند یک ماژول را بیرون بکشد و آن را عوض کند.

بخش از ماژول بهبود یافته: شبکه محافظ، روتور هفت تیغه، کانال با نوار صاف، پره‌های استاتور و ژنراتور با ابعاد.
ماژول بهبود يافته طراحی مفهومی، مدل نسخه 2.

تيرها حدس زده نشدن مدل آن‌ها را برای عدد رینولدز که در واقع خواهند دید طراحی می‌کند، حدود 45,000 در 6 m/s: رشته 62 mm نزدیک ریشه تا 36 mm در نوک، پیچش از 38° به 10°، نسبت سرعت نوک-نقشه 2.5. در 6 متر بر ثانیه، روتور با سرعت 700 دور بر دقیقه می‌چرخد؛ نوک‌های آن با سرعت 30 متر بر ثانیه در باد 10 متر بر ثانیه حرکت می‌کنند که کمتر از نصف سرعت 79 متر بر ثانیه نوک توربین بزرگ است.

Blade planform and a table of chord, twist, Reynolds number and lift-to-drag ratio at seven radii.
اتصالات و پیچ‌های تیغه از مدل تکانه تیغه-عناصر تشکیل شده‌است.

اعداد صادقانه

برای هر متر مربع از مساحت جلویی، روش عادلانه مقایسه این است: یک نمای ساختمان، تاج سقف و مانع بزرگراه همه برای یک چیز رقابت می‌کنند، سطحی که به سمت باد است. مقادیر مرکزی، با محدوده کامل بدبینانه تا خوش بینانه در داده‌های مدل. انرژی شامل جهت باد، اضطراب (5 تا 15٪ از دست دادن) و در دسترس بودن (92 تا 97٪) است. هزینه انرژی: 20 سال با نرخ تخفیف واقعی 7٪، نگهداری 2 تا 5٪ از سرمایه‌گذاری در هر سال.

طراحیCp در ناحیه جلوییkWh در هر متر مربع در سال، محل باد / شهرعامل ظرفیت، باد / شهرهزینه نصب بر متر مربعهزینه هر کیلووات ساعت، باد / شهربازپرداخت ساده 0.19 دلار/ کیلووات ساعت
.‏آ نسخه 1، موجودی 120 mm fans (free-standing)0.04523 / 55.2% / 1.2%$765$4.21 / $18.0هرگز
A2. چرخ‌دنده‌های سفارشی 120 میلی‌متری0.08945 / 115.2% / 1.2%$805$2.23 / $9.45هرگز
B0. 0.5 m چرخش باز، تاج0.148125 / 349.3% / 2.5%$1,192$1.19 / $4.37هرگز
ب. بهبودیافته: 0.5 متر لوله کشی، استاتور، تاج0.164159 / 4310.7% / 2.9%$1,074$0.84 / $3.10هرگز (بهترين حالت: 4.5 سال بادي)
ب2، مثل ب به علاوه يه روتور مخالف0.174168 / 4610.7% / 2.9%$1,245$0.92 / $3.40هرگز
B3.B به عنوان يک مانع مستقل0.164128 / 328.6% / 2.2%$944$0.92 / $3.66هرگز
. بام خورشیدی ، همان ساختمان22512%$410$0.1910.6 سال
خورشیدی در نمای جنوبی1397.6%$630$0.4731 سال
توربين 10 کيلوواتي، روتور 7 متري روي دکل 18 تا 30 متري0.35 روی چرخاننده31,600 / 10,300 کیلووات ساعت بر توربین36% / 12%8,910 دلار براي هر کيلووات$0.35 / $1.0827 سال بادهای

روي ميز نوشته:

  • لوله ها جاي خودشون رو پيدا کردن در هر متر مربع جلویی، ماژول‌های لوله‌دار (B) از همان روتورهای باز (B0) حدود 10 تا 30٪ بیشتر هستند زیرا آنها جهت باد را بهتر تحمل می‌کنند. همچنین یک نگهبان، یک نقطه آرام‌تر و یک مکان برای استاتور را فراهم می‌کنند.
  • دومین روتور پول نمیده این روش حدود 6٪ انرژی را با 16٪ هزینه بیشتر اضافه می‌کند. یک ماژول باد چند مرحله ای به سبک موتور جت محدودیت فیزیکی دارد، نه محدودیت جاه طلبی.
  • فقط ماژول هاي بادپايي پول ميدن یک تاج در اطراف سقف تنها 55٪ از هر ماژول را در مقایسه با سمت باد به تنهایی بدست می‌آورد، زیرا دیگر طرف‌ها بیشتر اوقات از باد غالب دور می‌شوند. در ساختمان مرجع ما (40 × 20 m, 45 m ارتفاع) تاج قابل توجه فقط سمت باد است: 60 m², about $64,000, about 9,500 kWh a year on a windy site, 2,600 in a city. همان پول در بام خورشیدی حدود 155 m² از پنل‌ها را خریداری می‌کند که حدود 35,000 kWh در سال تولید می‌کنند.
  • In cities it cannot compete. توربین‌های بادی کوچک نصب شده بر روی ساختمان‌ها سابقه بدی دارند: 26 توربین‌ها در آزمایش‌های باد وارویک به‌طور متوسط دارای 0.85 درصد ظرفیت بودند (Encraft, 2009)، و سه توربین در Strata tower لندن پس از شکایت از سر و صدا و ارتعاش خاموش شدند.

برای مقیاس، ناوگان کوچک باد آمریکا متوسط 14 تا 16٪ ظرفیت عامل و $6,680 to $9,630 در هر کیلووات نصب شده در 2024 و 2025 (PNNL Distributed Wind reports). Our crown lands at about $6,300 per kW rated, in the same range, which is a sign the cost estimate is not fantasy.

یک توربین بادی کوچک سه تیغه با دم زرد در بالای برج بلند، در مقابل آسمان آبی بالای درختان.
یک توربین بادی کوچک برگی اکسل در برج شبکه ای در سایت کوددهی شهر پورتلند، اورگن. توربین‌های کوچک روی دکل‌های بلند مانند این، آخرین ردیف جدول بالا هستند. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

چيزهايي که ثابت شده، قابل قبول و گمانه زني هستن

(کتاب یا اندازه‌گیری): قدرت در باد و حد بتز؛ سقف 16/25 برای دو روتور؛ این که کانال‌ها توان را بر حسب مساحت روتور افزایش می‌دهند اما نه فراتر از حدود بتز بر حسب مساحت جلویی؛ این که تیغه‌های کوچک با اعداد رینولدز کمتر از 70000 کارایی خود را از دست می‌دهند؛ این که یک دیوار بسته هیچ جریانی ندارد؛ این که لبه سقف جریان بالابرنده باد را شتاب می‌دهد؛ این که توربین‌های ریز نصب شده روی ساختمان در شهرها عملکرد بدی دارند.

Plausible (supported, but not measured for this design): یک 0.5 m روتور طراحی شده برای رینولدز 45,000 که به ضریب قدرت در اطراف 0.3 خالی و 0.55 در ناحیه روتور در یک کانال با لبهٔ فشرده می‌رسد؛ 75% بازده زنجیره از روتور به شبکه با 50 تا 300 ژنراتورهای W و MPPT در سطح ماژول؛ هزینه نصب نزدیک به $1,000 در هر متر مربع برای یک پروژه اول.

گمانه‌زنی (باید اندازه‌گیری شود): چقدر کانال های بسته شده در کنار هم از دست می دهند (ما فرض می کنیم 10 تا 30 درصد) سرعت واقعی و اضطراب در یک تاج بر روی یک ساختمان داده شده دوام هزاران پیچ در طول 20 سال از وزش، یخ و گرد و غبار سر و صدا و ارتعاشات منتقل شده به ساختمان تعامل حیات وحش با کانال های شبکه ای (توربین های بزرگ تخمین زده شده است که 140,000 تا 328,000 پرنده در سال در ایالات متحده کشته می شوند (خسارت، ویل و مارا، 2013ساختمان هاي شیشه اي 365 تا 988 ميليون نفر رو مي کشنخسرو و شیرین، 2014.); هیچ‌کس داده‌هایی برای ماژول‌های لبه سقف پوشیده ندارد).

سه دریچه گرد در بالای برج شیشه‌ای تیره، هر کدام یک روتور توربین بادی را در مقابل آسمان آبی نگه می‌دارند.
سه توربین بادی در سال 2012 در بالای برج مسکونی استراتا SE1 در لندن نصب شدند. Photo: Cmglee, CC BY-SA 3.0

چي بايد حقيقت داشته باشه

برای تاج در یک سایت با باد 6.5 m/s، هزینه برق بستگی به دو چیز دارد که می‌توانیم روی آن‌ها کار کنیم: چقدر قدرت هر متر مربع از ناحیه جلویی را ارائه می‌دهد و چه مقدار نصب می‌شود.

Cp در ناحیه جلویی300 دلار در هر متر مربع500 دلار در هر متر مربع800 دلار در هر متر مربع1100 دلار در هر متر مربع
0.15$0.24$0.40$0.63$0.87
0.20$0.18$0.30$0.47$0.65
0.25$0.14$0.24$0.38$0.52
0.30$0.12$0.20$0.32$0.43

جايي که ميتونه برنده بشه و جايي که نميتونه

ميتونه برنده بشه:

  • ساختمان هاي بلند و ساحلي, به عنوان یک مکمل برای خورشیدی: باد در لبه سقف در شب، زمستان و طوفان‌ها اوج می‌گیرد، زمانی که پنل‌های خورشیدی تولید کمی دارند.
  • سقف‌ها هم‌اکنون پر یا سایه دار هستند. تاج از لبه استفاده می‌کند، نه از سقف و با پنل‌ها، گیاهان یا تراس‌ها رقابت نمی‌کند.
  • برق خارج از شبکه که کابل ها گران هستند: سنسورها، نورپردازي، تجهیزات مخابراتی، ایستگاه های هواشناسی روی پل ها، دکل ها و سازه های ساحلی
  • موانع که از قبل وجود دارند: مانع هاي سر و صداي بزرگراه ها و راه‌آهن‌ها، ديوارهاي دريا و پل‌هاي زير زميني، جايي که براي ساختن آنها پول پرداخت ميشه.
  • دیده شدن و آموزش. یک تاج که می‌چرخد بیانیه‌ای عمومی است که پنل خورشیدی نیست؛ مدارس، موزه‌ها و ساختمان‌های تاریخی به آن ارزش می‌دهند.
بیش از یک دوجین توربین بادی کوچک سفید رنگ بر روی دکل‌های کوتاه در امتداد سقف مسطحی که بالای یک تابلو فروشگاه قرار داشت و پشت آن درختان بود.
بیش از یک دوجین توربین کوچک بر روی دو سقف در Morro Bay، کالیفرنیا در سال 2011. قرار دادن روتورها روی سقف آسان است؛ اما پرداخت هزینه آن‌ها سخت است، همان‌طور که آزمایش‌های باد وارویک نشان دادند. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

نميتونه برنده بشه:

  • به عنوان یک منبع ارزان انرژی. هزینه ی مزرعه های بزرگ خورشیدی و بادی $0.04 to $در هر کیلووات ساعت 0.10؛ هیچ چیزی در ساختمان به آن نزدیک نمی‌شود.
  • در خیابان های شهر و حومه های کم ارتفاعارتفاع این غار از سطح دریا 4 تا 5 متر است.
  • سطح صاف روی یک نمای ساختمان. هرچند که روتورها طراحی شده‌اند، دیوار بسته هیچ جریانی ندارد.

نقشه راه توسعه و هزینه آن

فازکارتصمیم گیری که امکان پذیر می کندهزینه تخمین زده شدهزمان
0. مطالعه طراحیطراحی تیغه و کانال، CFD یک ماژول و یک آرایه 3×3، توپولوژی الکتریکی، مدل هزینه با یک تولیدکنندهآیا Cp در ناحیه جلویی بالای 0.2 در آرایه قابل قبول است؟$30k to $60کیلوبایت3 تا 4 ماه
1. تونل بادسه روتور، سه کانال، استاتور روشن و خاموش، سپس یک آرایه 3 × 3؛ 3 تا 15 متر بر ثانیه، انحراف 0 تا 45 درجه.Cp اندازه‌گیری شده، از دست دادن آرایه، سرعت شروع، نویز$60k to $120k4 تا 6 ماه
2. نمونهژنراتور، صفحهٔ قدرت، ماژول محكم؛ تست‌های مقاومت، یخ، باران و صدا (روش IEC 61400-11)اثربخشی و پایداری ماژول$50k to $100k6 months
3- خلبان پشت بام10 تا 20 ماژول در لبه سمت باد، باد سنج فوق صوتی یا لیدار، یک سال اطلاعات، دوربین حیات وحشReal kWh per m², availability, noise in the building$80k to $150 هکتار12 ماه
4. مسیر محصولمهندسی سازه و نمای ساختمان، IEC 61400-2 پایه طراحی، UK MCS 006 یا US ACP 101-1 گواهینامه، الکتریکی و آتش‌سوزی مطابقت، بیمهمحصولي که صاحب ساختمان مي تونه بخره$100k to $250 هکتار12 تا 18 ماه

فازهاي 0 تا 3 تقريبا $220,000 to $430,000 و دو سال هر فاز یک نقطه توقف مشخص دارد: اگر تونل باد Cp جلویی را در نزدیکی 0.2 در آرایه نشان ندهد، ما آنجا متوقف می‌شویم و دلیل آن را منتشر می‌کنیم.

به کي نياز داريم

  • آیرودینامیست با تجربه رینولدز پایین و روتور کانال دار، برای طراحی و بررسی تیغه‌ها، کانال و استاتور.
  • تونل باد دانشگاهي يا تجاري, با مهندس CFD برای برنامه‌ریزی آزمایش‌ها و مدل کردن تعامل آرایه.
  • مهندس برق-الکترونيک برای ژنراتورهای کوچک مغناطیسی دائمی، اصلاح فعال، MPPT و جمع آوری DC از بسیاری از ماژول‌ها.
  • مهندس سازه و نما برای بارهای باد بر روی تاج (EN 1991-1-4 / ASCE 7)، تزریق، یخ و خستگی.
  • آکوستیک براي نويز و ارتعاشات صوتيه که به داخل ساختمان منتقل ميشه
  • متخصص باد شهري براي اندازه گيري و مدل سازي باد در لبه هاي سقف قبل از اينکه چيزي ساخته بشه
  • گواهینامه و مطابقتاستانداردهای باد کوچک (IEC 61400-2, -11, -12-1)، کدهای برق و آتش، و یک بیمه گر که تمایل دارد خلبان را پوشش دهد.
  • Ecologist برای طراحی نظارت بر پرندگان و خفاش‌ها.
  • شرکت تولید کننده در قالب‌گیری تزریق یا رولت مولد برای قیمت تیغه‌ها و کانال‌ها در حجم.

يه ايده بهتر خوش آمد ميگه

دیوار بادکنک یکی از پاسخ‌ها به این پرسش گسترده است: چگونه می‌توان در مکان‌هایی که مردم در آن زندگی می‌کنند، انرژی پاک‌تری نسبت به امروز تولید، ذخیره یا صرفه‌جویی کرد؟ اگر اعداد در این صفحه شما را متقاعد کند که یک رویکرد متفاوت بهتر خواهد بود، ما می خواهیم آن را بشنوید. سقف خورشیدی که همچنین گرما تولید می‌کند، ذخیره حرارتی، انرژی بازیابی شده از خطوط آب، گرمای زباله یا زمان‌بندی هوشمندتر تقاضا می‌تواند تاج باد را در بسیاری از ساختمان‌ها شکست دهد. . اون ایده رادار هر کدام مقاله خودشون رو با صادقانه ترين روشي که ما در اينجا استفاده ميکنيم نوشته اند

برخی از اعضای بنیاد ممکن است ارتباطاتی داشته باشند که می‌توانند یک صدای بلند را بشنوند. برای اینکه یک ایده به نمایش گذاشته شود، نیازمند یک مدل واقعی و کارآیی است که در واقع قدرت تولید کند، با خروجی آن که بر روی یک ابزار اندازه‌گیری می‌شود، نه ادعا شده؛ دقیقاً به همین دلیل است که این صفحه با تونل باد و یک خلبان روی سقف به جای یک طرح پایان می‌یابد. ایده های کاغذی هم خوش آمدید: اگر فیزیک و اعداد ثابت باشند، ما می توانیم آنها را در اینجا در وب سایت منتشر کنیم. اما جمع‌آوری سرمایه بدون یک مدل کارآیی بسیار دشوار است و هیچ چیز در اینجا وعده‌ای برای تأمین مالی، بازگشت یا معرفی نیست. استانداردی است که این صفحه سعی می‌کند به آن برسد: اعداد را نشان دهید، بگویید چه چیزی می‌تواند اشتباه شما را ثابت کند و ارزان‌ترین آزمون را پیشنهاد کنید.

یک بادسنج فراصوت سفید با سه جفت بازوی حسگر بر روی دکل بالای جنگل‌های سرسبز، با یک باله بادی و دیگر ابزارها در بالای آن.
یک آنمومتر فوق صوت در Whim Moss، اسکاتلند. این دستگاه سرعت و جهت باد را با پالس‌های صوتی اندازه‌گیری می‌کند و هیچ قطعه متحرکی ندارد. يه خلبان رو پشت بام مي تونست با وسيله هايي مثل اين، باد رو ثبت کنه Photo: M J Richardson, CC BY-SA 2.0

چطور ميتوني کمک کني

  • تخصصت رو بيار اگه تو يه رشته از اينها کار ميکني پیشنهاد وظیفه. حتي يه ساعت بازبيني مدلمون هم ارزشمنده
  • يه سقف با باد رو پيشنهاد ميکنم یک ساختمان بلند در ساحل، تپه یا دشت باز با دسترسی امن به سقف می‌تواند محلی برای خلبان باشد. بهمون بگو کجاست و باد معمولا از چه سمتي ميوزه
  • اطلاعات باد را به اشتراک بگذاريد. یک سال اندازه‌گیری باد از سقف، پل یا دکل ساحلی به ما کمک می‌کند تا محل آزمایش را انتخاب کنیم.
  • حسابمون رو چک کن . اون مدل بازه اگر اشتباهی پیدا کردید به ما بگویید: ما ترجیح می‌دهیم که الان اصلاح شود تا بعد از یک آزمایش.
  • يه ايده بهتر پيشنهاد کن از درون بفرستش فرم مشارکت با مشکلي که حل ميشه، چک فيزيکي، هزينه تقريبي هر کيلو وات ساعت و ارزانترين آزمايش که ميتونه اشتباه بودنش رو ثابت کنه

منابع

  1. جعفری، م.، قاسمی، م. و میلر، د. (2007). «آشنایی با حشرات: چه چیزهایی را باید بشناسیم؟». وب‌گاه رسمی شرکت ایکس‌تی‌سی
  2. لیسمان، پی.بی.اس. (1983). . هواپيماهاي با تعداد پايين Annual Review of Fluid Mechanics 15, 223-239.
  3. Howey, D.A., Bansal, A. و هولمز، اي.اس. (2011). طراحی و اجرای توربین بادی در مقیاس سانتی‌متری برای برداشت انرژی. Smart Materials and Structures 20, 085021.
  4. فدرشپل، سی.سی. و چن، جی. (2003). حسگر هواي فعال Proceedings of IEEE Sensors 2003, 22-25.
  5. نیومن، بی‌جی. (1986). نظریه چند دیسک فعال‌کننده برای توربین‌های بادی. مجله مهندسی هوافضا و صنعت، 24, 215-225..
  6. ناصری، ن. (2026). Wind Energy Science 11, 2037-2051، از جمله بررسی افزایش‌های اندازه‌گیری شده دوچرخه.
  7. Li, Q., Öztürk, K., Ragni, D. و دیگران. (2017). طراحی و تأیید آزمایشی بال‌های بازیابی گردابی برای سیستم‌های پیشرانهٔ پره ای. AIAA 2017-3571.
  8. اوهیا، ای. و کاراسودانی، تی. (2010). یک توربین بادی پوشیده شده که با استفاده از تکنولوژی لنز باد قدرت خروجی بالایی تولید می‌کند. Energies 3(4), 634-649.
  9. فان بوسل، جی.جی. و. (2007). دانش تولید گشتاور بیشتر از باد: آزمایش‌های دیفندر و نظریه بازبینی شده. Journal of Physics: Conference Series 75, 012010.
  10. جعفری، پ. (2017). صندوق بازنشستگی کیوی 50 میلیون دلار از دست داد در فاجعه توربین‌های لوله کشی اوگین.
  11. جعفری، م. و سلیمی، م. (1998). توربین‌های بادی کوچک محور افقی. مجله مهندسی برق و الکترونیک، 120(2)، 108-114..
  12. کیشور، آر.ای.، کودرون، تی. و پریا، اس. (2013). توربین‌های بادی کوچک (SWEPT). مجله مهندسی هوافضا و صنعت، 116: 21-31..
  13. تامارو، اس.، کامپانیلو، اف. و بوتاسو، سی. (2024). در مورد قدرت و کنترل یک روتور نامنظم: فراتر از قانون کوسین. Wind Energy Science 9, 1547-1575.
  14. ریچموند-ناوارو، جی.، اوچیدا، تی. و کالدرون-مونیوز، دبلیو. (2022). توربین‌های بادی در شرایط جریان پرفشار و تند کار می‌کنند. Wind Engineering 46, 518-528.
  15. ماریوس، اس. (2006). انرژی باد در محیط ساخته شده: اثرات متمرکز کننده ساختمان‌ها. پایان‌نامه دکتری، دانشگاه Delft (بعد از Mertens, 2003, Wind Engineering 27(6)).
  16. IGN (2009). وب‌گاه رسمی شرکت وینیل.
  17. آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام (2025, 2026). گزارش‌های بازار باد توزیع شده و به روزرسانی داده‌های فناوری.
  18. وزارت انرژی و منابع طبیعی ایالات متحده آمریکا (2025). Solar photovoltaic system cost benchmarks, Q1 2025: سقف تجاری $1.95 to $1.98 به ازای هر وات.
  19. Lazard (ژوئن 2026). هزینه انرژی، نسخه 19.
  20. اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده آمریکا (2025). قیمت متوسط برق بر اساس بخش، 2024; یوروستات، آمار قیمت برق.
  21. خسارت، S.R., Will, T. و Marra، P.P. (2013). این پرنده در مناطق گرمسیری آمریکای جنوبی زندگی می‌کند. Biological Conservation 168, 201-209.
  22. خسارت، S.R., Will, T., خسارت، S.S. and Marra, P.P. (2014). تصادف پرندگان در ایالات متحده. The Condor 116(1), 8-23.
  23. جانستون، ج. و کلی، ان. (2008). تبدیل انرژی باد شهری: پتانسیل توربین‌های لوله کشی. Renewable Energy 33(6), 1157-1163. همچنین یک ایدهٔ مرتبط را آزمایش خواهیم کرد: کانال‌هایی از طریق پرده که توسط تفاوت فشار بین نمای خارجی و سقف هدایت می‌شوند.