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समुद्री पवन टर्बाइन बैंगनी और नारंगी सूर्यास्त आकाश में खड़े हैं, एक गहरे नीले समुद्र के ऊपर क्षितिज पर सूर्य।
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फैन दीवार

हमने कम्प्यूटर के पंखों से एक इमारत को ढकने का निश्चय किया जो हवा से बिजली बनाते हैं. भौतिकी ने उस संस्करण को नहीं कहा. यह बेहतर संस्करण की ओर भी संकेत करता है. यहाँ सभी गणित है, क्या साबित हुआ है, क्या नहीं है और पता लगाने के लिए क्या लेना होगा.

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

प्रत्येक यंत्र के लिए एक ही नियम लागू होता है - जितना अधिक संभव हो उतना अधिक गति। यह बहुत ही सुंदर है और इसके लिए कई सालों की मेहनत, मेहनती श्रम और अपार धन की आवश्यकता होती है। इसका विपरीत प्रश्न है। क्या कई छोटे रोटर, जिनका निर्माण उन जगहों पर किया जाता है जहां शहर पहले से ही हैं, एक ऐसे मूल्य पर बिजली बना सकते हैं जो समझ में आता हो? फैन वाल विचार को पहली बार Local Solar System फाउंडेशन के भीतर 2020 में प्रस्तावित किया गया था; यह पृष्ठ इसका खुला, अद्यतन मॉडल है।

यह पृष्ठ उन लोगों के लिए लिखा गया है जो विचार को वित्त पोषित, बनाया या परीक्षण कर सकते हैं। यह एक विपणन ब्रोकर नहीं है। हमने अपने पहले डिजाइन के लिए संख्याओं को चलाया, यह पता लगाया कि यह कहाँ विफल हो जाता है, इसे फिर से डिज़ाइन किया और फिर से संख्याओं को चलाया। छोटा संस्करण: एक मुखौटे पर कंप्यूटर प्रशंसकों की दीवार काम नहीं कर सकती है, एक हवादार छत किनारे पर बड़े ducted रोटरों का एक मुकुट वास्तविक बिजली बना सकता है, और यह सौर पैनल कीमत पर नहीं जीतेगा जब तक कि हम कई चीजें परीक्षण कर सकते हैं अच्छी तरह से बाहर निकलने. नीचे प्रत्येक आंकड़ा हमारे खुले मॉडल (कोड, डेटा) से आता है।

2.2%हवा की गति का अधिकतम, एक बंद दीवार पर फर्श पर लगाये गए पंखे से होकर गुजर सकता है: हवा के पास कहीं जाने का कोई रास्ता नहीं है
159 केवीएचप्रति वर्ग मीटर प्रति वर्ष एक हवादार 6.5 m/s साइट पर सुधारित मुकुट से (केंद्रीय; सीमा 43 से 509)
225 केवीएचप्रति वर्ग मीटर प्रति वर्ष एक ही इमारत (केंद्रीय) पर छत सौर पैनल से
$0.84प्रति kWh सुधारित क्राउन के लिए, केंद्रीय मामले में, हवादार साइट (श्रेणी $0.14 to $6.30); छत सौर: $0.19

संस्करण 1, और यह क्यों काम नहीं करता है

पहला विचार एक इमारत का मुख था, 40 मीटर लंबा और 15 मंजिलों तक ऊंचा, जिसमें लगभग 110,000 120 मिमी के प्रशंसकों से ढका हुआ था, प्रत्येक पीछे की ओर चला जाता है ताकि इसका मोटर एक जनरेटर बन जाए। यह एक खूबसूरत तस्वीर है। यह तीन कारणों से महत्वपूर्ण है।

संस्करण 1 फैन दीवार, 40 मीटर लंबा और 15 मंजिलों के उच्च, एक व्यक्ति और एक स्केल के लिए बस के साथ छोटे प्रशंसकों के मॉड्यूल में कवर की सामने की ऊंचाई।
संस्करण 1: 1,800 वर्ग मीटर के मुखौटे को 120 मिमी प्रशंसकों में कवर किया गया है। Local Solar System फाउंडेशन अवधारणा चित्रण.

1. हवा एक बंद दीवार से नहीं गुजर सकती. एक टर्बाइन हवा से ऊर्जा लेता है जो इसके माध्यम से बहती है। एक ठोस मुखौटा पर हवा रुक जाती है (इंजीनियर इसे ठहराव कहते हैं) और ऊपर, नीचे और किनारों की ओर स्लाइड करती है। यहां तक कि यदि प्रत्येक पंखे के पीछे 30 सेमी की दूरी हो, जो किनारों और शीर्ष पर खुली हो, तो निरंतरता एक कठोर सीमा निर्धारित करती है: सभी हवा को 1800 वर्ग मीटर के पंखों में प्रवेश करने के लिए लगभग 39 वर्ग मीटर की दूरी से बाहर निकलना होगा, ताकि यह पंखों से वायु गति के 2.2% से अधिक नहीं गुजर सके। इसकी गति का घनांक भी 0.01% से कम होता है, इसलिए दीवार को उसी तरह से बनाया जा सकता है जैसे कि एक ही प्रशंसक स्वतंत्र रूप से खड़े होकर बनाते हैं। वास्तविक हवादार आवरण के पीछे माप सहमत हैं:5मीटर / सेकंड तक की हवाओं में खोखले वायु प्रवाह का 0.2 से 0.6 मीटर / सेकंड (Salonvaara et al., 2007)। ऊपर के 3डी मॉडल को देखने के लिये संस्करण 1 पर स्विच करें: हवा की धारियाँ दीवार पर रुकती है और दूर चली जाती हैं.

इसकी छत पर एक द्वार है, जिससे बाहर की ओर खुलती है और ऊपर की तरफ बंद होती है, जहाँ से प्रवेश करने के लिए एक सीढ़ी है।
जहाँ हवा चलती है। इसका प्रकाशन, मॉडल2के रूप में हुआ।

2. छोटे ब्लेड खराब काम करते हैं. एक 120 मिमी फैन ब्लेड की लगभग2सेंटीमीटर की कोर्ड होती है। इसके आसपास की हवा लगभग 10,000 के रेनॉल्ड्स संख्या पर चलती है, एक ऐसी स्थिति जहाँ पंख अपने लिफ्ट-टू-ड्रैग अनुपात को खो देते हैं: समतल एयरफोल्स में सुधार “एक आवृत्ति से अधिक” लगभग 70,000 के महत्वपूर्ण रेनॉल्ड्स संख्या (लिसामैन, 1983) से ऊपर होता है। मापे गए सेंटीमीटर-स्तर के टर्बाइन लगभग 9% तक शक्ति गुणांक तक पहुंचते हैं (Howey, Bansal and Holmes, 2011); एक टरबाइन के रूप में उपयोग किए जाने वाले 10 सेमी कंप्यूटर-फैन रोटर ने5मीटर / सेकंड पर 28 एमडब्ल्यू प्रदान किया, जो हमारे गणना द्वारा इस पर पवन की शक्ति का लगभग 4% है (Federspiel and Chen, 2003)। कंप्यूटर प्रशंसकों का आकार हवा को धकेलने के लिए बनाया जाता है, इसे दबाने के लिए नहीं।

छह वर्गाकार काले 80 मिमी कंप्यूटर प्रशंसकों के साथ उनके केबल और एक तार उंगलियों की रक्षा, पर एक सफेद पृष्ठभूमि पर।
80 एमएम के मानक कंप्यूटर प्रशंसकों। Version 1 imagined about 110,000 of their slightly larger 120 mm cousins on one facade. Photo: cappie2000 (public domain)

3. हजारों छोटे-छोटे जनरेटर वे जो कुछ भी बनाते हैं उसे बर्बाद कर देते हैं. एक फैन मोटर, जो कुछ वोल्ट पर एक वाट का अंश प्रदान करता है, केवल एक डायोड रिक्टर में 10 से 40% तक खो सकता है। इसकी कुल आबादी में से 54% लोग पंजाब के हैं।

यहां तक कि पहले कारण को पूरी तरह से अनदेखा करते हुए (एक प्रशंसकों की स्वतंत्र-स्थाई दीवार), संस्करण 1 की लागत शहर में लगभग $4.20 per kWh on a windy coast and $18 होगी, जो छत पर सौर के मूल्य की तुलना में बीस से सौ गुना अधिक है।

भौतिकी जो सीमाओं को सेट करता है

एक क्षेत्र A के माध्यम से हवा द्वारा ले जाने वाली शक्ति P = ½ ρ A v³ है, जिसका वायु घनत्व ρ = 1.225 kg/m³ है। घन का अर्थ है सब कुछ:6मीटर/सेकंड पर एक वर्ग मीटर में 132 वॉट, 12 मीटर/सेकंड पर 1058 वॉट होता है। एक वर्ष के औसत में,4मीटर / सेकंड की हवा के साथ एक शहर की छत लगभग प्रदान करता है 75 वाट प्रति वर्ग मीटर; एक खुला तट लगभग 6.5 m/ s पर 321 वाट प्रति वर्ग मीटर.

बेट्ज़ सीमा. कोई भी खुला रोटर अपने क्षेत्र से प्रवाहित होने वाली शक्ति के 16/27 ≈ 59.3% से अधिक निकाल नहीं सकता, क्योंकि हवा को रास्ते से बाहर निकलते रहना पड़ता है।

एक दूसरे को जोड़ने से एक नया वृत्त बनाया जा सकता है। श्रृंखला में दो रोटर (जैसे जेट इंजन के चरण) अधिकतम तक पहुँच सकते हैं 16/25 = 64% एक रोटर के क्षेत्र के माध्यम से शक्ति, और अनंत रूप से कई केवल 2/3 (न्यूमैन, 1986). एक जेट इंजन चरणों को जमाता है क्योंकि यह एक सीमित कोर के माध्यम से हवा को धकेलता है, जिसमें जलते हुए ईंधन से भारी दबाव अंतर होता है। मुक्त हवा में ऐसा कोई दबाव नहीं होता है: हर अतिरिक्त चरण हवा को और धीमी कर देता है, और धीमी हवा उपकरण के चारों ओर फैल जाती है। विपरीत-परिवर्तनशील पवन रोटरों के मापे गए लाभ0से 60% तक हैं, लेकिन अच्छी तरह से नियंत्रित हाल के परीक्षणों में 2से 10% (Adema et al., 2026 समीक्षा) पर क्लस्टर है।

स्टेटर वेन क्या जोड़ सकते हैं. एक रोटर हवा को घूमते हुए छोड़ देता है और घूमने से ऊर्जा खो जाती है। छोटे रोटरों के कम टिप-स्पीड अनुपात में नुकसान बड़ा होता है: आदर्श ग्लाउर्ट रोटर 0.42 तक पहुँचता है जब टिप-स्पीड अनुपात 1, 0.51 पर 2 और 0.57 पर 5 होता है। इसकी जड़ों से निकाले गए रस को पीसकर भी इसका उपयोग किया जा सकता है। किसी ने भी पवन टर्बाइन पर इसका माप नहीं किया है; विमान के प्रोपेलर पर ऐसे वेन ने 2से5% (Li et al., 2017) दिया।

एक ट्यूब क्या जोड़ सकता है। एक फ्लैट ब्रीम (क्योशू विश्वविद्यालय का “विंड लेंस”) के साथ एक नली रोटर के पीछे दबाव को कम करती है और इसके माध्यम से अधिक हवा खींचती है। विंड-टनल परीक्षणों में एक कॉम्पैक्ट ब्रिम्ड डिफ्यूज़र ने नाखून रोटर के लिए 0.37 से 0.7 और 0.88 के बीच, रोटर क्षेत्र के सापेक्ष, शक्ति गुणांक को बढ़ाया, लेकिन पूरे ब्रीम के सापेक्ष केवल 0.48 से 0.54 तक (ओशो और हिन्दू धर्म, 2010). यह पकड़ है: प्रति वर्ग मीटर * फ्रंटल * क्षेत्र, नलिकाओं ने कभी भी बेट्ज़ सीमा को नहीं तोड़ा है, “अनुप्रयोग में3से अधिक शक्ति वृद्धि कारकों को कभी हासिल नहीं किया गया है”, और नलिकायुक्त टर्बाइनों का “50 वर्ष से अधिक समय तक” रहा है। लेकिन अब तक कोई भी सफल नहीं हुआ है।2007 में बैंड छोड़ दिया।). सबसे महंगा हालिया प्रयास, फ्लोडिज़ाइन/ओगिन ने छह महीने के भीतर अपने टर्बाइन हटा दिए और 2017 में उन्हें निलंबित कर दिया गया।2017 में).

पांच छोटे पवन टर्बाइन लंबे सफेद पोल पर, प्रत्येक रोटर एक समतल किनारे के साथ एक गोल अंगूठी से घिरा हुआ है, बादल के आसमान के खिलाफ।
जापान के क्यूशू विश्वविद्यालय के इटो परिसर में पवन-लेंस टर्बाइन: प्रत्येक रोटर एक फ्लैट ब्रीम के साथ एक अंगूठी के अंदर घूमता है, जो हमारे मॉड्यूल की नलिका का विचार उधार लेता है। Photo: Hot cake syrup, CC BY-SA 3.0

इसका कारण रेनॉल्ड्स संख्या का महत्व है। हमने प्रत्येक आकार में एक ब्लेड-इलेमेंट गति मॉडल के साथ सर्वोत्तम संभव रोटर की गणना की (वेक परिक्रमण, टिप और हब हानि के साथ ग्लाउर्ट का सर्वोत्तम, और एक लिफ्ट-टू-ड्रैग अनुपात जो रेनॉल्ड्स संख्या के साथ गिरता है, जैसे कि मापे गए कम रेनॉल्ड्स एयरफोल्स से)। सेलिग का एसजी6043):

रोटर व्यासब्लेड, टिप- स्पीड अनुपातरेनॉल्ड्स संख्या (75% त्रिज्या)सर्वश्रेष्ठ डिजाइन
4 सेमी8, 1.254,5000.23
12 सेमी (कंप्यूटर फैन)8, 1.512,0000.29
25 सेमी8, 2.020,0000.36
50 सेमी (बढ़ाया मॉड्यूल)6 से7तक, 2.543,0000.39 से 0.40
1 मी6, 3.074,0000.42
7 मीटर (छोटा टर्बाइन)8, 4.5265,0000.49

ये सभी ग्रहों के लिए एक ही दिशा में घूमते हैं, अर्थात्‌ पृथ्वी से दूर। एक जाँच के रूप में, एक उद्देश्य-डिज़ाइन 39 सेमी पोर्टेबल टर्बाइन 0.32 मापा गया है, जहां हमारा मॉडल उस आकार के लिए लगभग 0.39 देता है (किशोर, कौड्रोन और प्रिया, 2013: इसलिए हम मानते हैं कि पहला हार्डवेयर डिजाइन मूल्य के 65 से 90% तक पहुंचता है और सेंटीमीटर रोटरों के लिए बहुत कम, जहां लेमिनर अलगाव प्रमुख होता है।

एक छोटा तीन-ब्लेड मॉडल पवन टर्बाइन, हवा के सुरंग में एक पतले टावर पर, मोटरों द्वारा संचालित धातु फ्लैप्स की एक बड़ी ग्रिड के सामने।
जर्मनी के ओल्डेनबर्ग विश्वविद्यालय में एक पवन सुरंग में एक मॉडल पवन टर्बाइन, मोटर-चलित फ्लैप्स की सक्रिय ग्रिड के सामने जो हवा को नियंत्रित अस्थिरता में उबाल देता है। इस प्रकार के परीक्षण का उदाहरण है हमारी रोडमैप का चरण 1। Photo: Schottler, Reinke, Hölling, Whale, Peinke and Hölling, CC BY 3.0

PW एक निश्चित मॉड्यूल केवल हवा के उस भाग का उपयोग करता है जो इसमें बहता है। शक्ति खुले रोटरों के लिए असंगति कोण के क्यूब के साथ लगभग गिरती है और नलिकाओं के लिए अधिक नरम (तामारो एट अल., 2024; रिचमंड-नावरो एट अल., 2022)। एक मध्यम गति वाली हवा के साथ, इसके सामने का मॉड्यूल हमेशा संरेखित रोटर को मिलने वाली ऊर्जा का लगभग 47% रखता है। संस्करण 1 ने 100% मान लिया।

सुधारित डिजाइन: हवा की ओर छत के किनारे पर एक मुकुट

ऊपर से सब कुछ ले लो और डिजाइन लगभग खुद लिखता है: बड़े रोटर जहां रेनॉल्ड्स संख्या अधिक दयालु है, उन नलिकाओं में जो उन्हें बचाते हैं और तेज़ करते हैं, जहाँ हवा गुजर सकती है वहां स्वतंत्र रूप से खड़े होते हैं, एक इमारत पर मौजूदा हवा का सामना करते हैं जहां प्रवाह सबसे मजबूत है। यह जगह छत के किनारे है। हवा जो सामने की दीवार को छूती है, ऊँची होती है और किनारे पर घूमती है; एक ऊपरी हवा वाली छत के किनारे से ऊपर हवा की गति छत की ऊंचाई पर 1.06 से 1.25 गुना होती है, लेकिन केवल 0.38 गुना जब वह किनारा नीचे की हवा में होता है (Mertens, 2006)।

प्रत्येक मॉड्यूल 725 मिमी वर्ग है: एक संकीर्ण हवा-लेंस नली में 0.5 मीटर सात-ब्लेड रोटर, पांच स्टेटर वेन जो कुछ स्पिरल को पुनर्प्राप्त करते हैं और 50 से 300 वॉट जनरेटर, एक स्टेनलेस गार्ड मेश और अधिकतम-पावर-पॉइंट ट्रैकिंग के साथ एक सीलबंद पावर बोर्ड ले जाते हैं। इसकी दो पंक्तियाँ 1.45 मीटर ऊंची हैं और यह एक स्टील की रेल पर बना है। एक व्यक्ति एक मॉड्यूल को बाहर उठा सकता है और इसे बदल सकता है।

सुधारित मॉड्यूल के माध्यम से खंड: गार्ड मेश, सात-ब्लेड रोटर, एक फ्लैट ब्रीम के साथ नलिका, स्टेटर वेन्स और जनरेटर पॉड, आयामों के साथ।
सुधारात्मक मॉडल। इसका प्रकाशन, मॉडल2के रूप में हुआ।

इसकी जड़ें नहीं होती हैं। मॉडल उन्हें वास्तविक रूप से देखे जाने वाले रेनॉल्ड्स संख्या के लिए डिजाइन करता है, जो6मीटर/सेकंड पर लगभग 45,000 है: मूल के पास 62 मिमी का कोर्ड, शीर्ष पर 36 मिमी तक टेपरिंग, 38 ° से 10 ° तक टर्न, एक डिज़ाइन टिप-स्पीड अनुपात 2.5। 6मीटर/सेकंड पर रोटर लगभग 700rpm पर घूमता है; इसके टिप्स 10 मीटर/सेकंड की हवा में लगभग 30 मीटर/सेकंड पर चलते हैं, जो एक बड़े टर्बाइन के टिप्स के आधे से कम 79 मीटर/सेकंड है।

ब्लेड प्लानफॉर्म और एक तालिका कोर्ड, twist, रेनॉल्ड्स संख्या और सात त्रिज्याओं पर लिफ्ट-से-ड्रैग अनुपात।
ब्लेड कोर्ड और ब्लेड-इलेमेंट मोमेंटम मॉडल से टर्न।

ईमानदार संख्याएं

प्रति वर्ग मीटर के सामने क्षेत्र की तुलना करने का एक उचित तरीका है: एक मुखौटा, एक छत ताज और एक राजमार्ग बाधा सभी एक ही चीज के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं, हवा के सामने एक सतह। मध्य मान, मॉडल डेटा में पूर्ण निराशावादी-से-आशावादी सीमा के साथ। ऊर्जा में हवा की दिशा, अस्थिरता (5 से 15% तक का नुकसान) और उपलब्धता (92 से 97%) शामिल हैं। ऊर्जा की लागत: 20 वर्षों में 7% वास्तविक छूट दर, रखरखाव निवेश का 2-5% प्रति वर्ष।

डिज़ाइनफ्रंटल क्षेत्र पर सीपीकि. वा. प्रति वर्ग मीटर प्रति वर्ष, हवादार स्थान / शहरक्षमता कारक, हवादार / शहरप्रति वर्ग मीटर संस्थापित लागतप्रति किलोवाट- घंटा लागत, हवादार / शहर$0.19/kWh पर सरल भुगतान
ए. संस्करण 1, स्टॉक 120 मिमी फैन (फ्री-स्टैंडिंग)0.04523 / 55.2% / 1.2%$765$4.21 / $18.0कभी नहीं
A2. मनपसंद 120 मिमी रोटर0.08945 / 115.2% / 1.2%$805$2.23 / $9.45कभी नहीं
B0. 0.5m खुला रोटर, क्राउन0.148125 / 349.3% / 2.5%$1,192$1.19 / $4.37कभी नहीं
B. सुधार: 0.5 m ducted, स्टेटर, क्राउन0.164159 / 4310.7% / 2.9%$1,074$0.84 / $3.10कभी नहीं (सर्वोत्तम मामला: 4.5 वर्षों में हवादार)
B2. जैसे कि B प्लस एक विपरीत- घूर्णन रोटर0.174168 / 4610.7% / 2.9%$1,245$0.92 / $3.40कभी नहीं
B3. B एक स्वतंत्र- खड़े होने वाले बाधा के रूप में0.164128 / 328.6% / 2.2%$944$0.92 / $3.66कभी नहीं
छत पर सौर, एक ही इमारत22512%$410$0.1910.6 वर्ष
दक्षिणी भाग में सूर्योदय होता है।1397.6%$630$0.4731 साल
10 किलोवाट टर्बाइन,7मीटर रोटर पर 18 से 30 मीटर का मस्टरोटर पर 0.3531,600 / 10,300 kWh प्रति टर्बाइन36% / 12%$8,910 प्रति किलोवाट$0.35 / $1.0827 साल हवादार

तालिका क्या कहती है:

  • नाल अपनी जगह बनाती है, बस. प्रति फ्रंटल m², नालीदार मॉड्यूल (B) खुले में उन्हीं रोटरों को लगभग 10 से 30% तक मारते हैं (B0), ज्यादातर इसलिए क्योंकि वे हवा की दिशा को बेहतर सहन करते हैं। वे एक गार्ड, एक शांत टिप और स्टेटर के लिए एक जगह भी देते हैं।
  • दूसरा रोटर भुगतान नहीं करता है. यह 16% अधिक लागत के लिए लगभग 6% ऊर्जा जोड़ता है। एक जेट इंजन-शैली का बहु-चरणीय पवन मॉड्यूल भौतिकी से सीमित है, महत्वाकांक्षा से नहीं।
  • केवल विंडोज के लिए उपलब्ध है। छत के चारों ओर एक मुकुट केवल 55% प्रति मॉड्यूल प्राप्त करता है, क्योंकि अन्य पक्ष अधिकतर समय में हावी हवा से दूर होते हैं। हमारे संदर्भ भवन (40 × 20 मीटर, 45 मीटर ऊँचा) पर केवल हवा की ओर का ही सार्थक मुकुट है: 60 वर्ग मीटर, लगभग $64,000, एक हवादार स्थान पर प्रति वर्ष लगभग 9,500 किलोवाट-घंटा, शहर में 2,600. छत के सौर में उसी पैसे से लगभग 155 वर्ग मीटर पैनल खरीदे जाते हैं जो प्रति वर्ष लगभग 35,000 किलोवाट-घंटा बनाते हैं।
  • शहरों में यह प्रतिस्पर्धा नहीं कर सकता है। इमारत-माउंटेड सूक्ष्म पवन का एक खराब रिकॉर्ड है: वारविक विंड ट्रायल में 26 टर्बाइनों का औसत क्षमता कारक 0.85% (2009 में, एच।), और लंदन के तीन टर्बाइन स्ट्राटा टावर शोर और कंपन की शिकायतों के बाद बंद कर दिया गया था।

पैमाने के लिए, अमेरिकी छोटे पवन बेड़े ने औसतन 14 से 16% क्षमता कारक और $6,680 to $9,630 प्रति किलोवाट स्थापित किया है जो 2024 और 2025 में होगा (PNNL वितरित पवन रिपोर्ट्स)। हमारा क्राउन लगभग $ 6,300 प्रति किलोवाट रेटिंग पर उतरता है, उसी सीमा में, जो कि लागत अनुमान का एक संकेत है कल्पना नहीं है।

एक छोटा सा तीन-ब्लेड पवन टर्बाइन, जिसके ऊपर एक पीला पंख होता है, एक ऊँचे जाल टावर के शीर्ष पर स्थित है, जो पेड़ों से ऊपर नीले आकाश के खिलाफ है।
एक छोटा सा पवन टर्बाइन, जो पोर्टलैंड के शहर में कंपोस्टिंग साइट, ओरेगन पर एक लैटिसे टावर पर है। इस तरह के छोटे टर्बाइन ऊंचे मस्ट पर ऊपर की तालिका की अंतिम पंक्ति में हैं। Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

क्या साबित, plausible और अनुमानित है

प्रमाणित (पाठ्यपुस्तक या मापा): हवा में शक्ति और बेट्ज़ सीमा; दो रोटर के लिए 16/25 छत; यह कि नलिकाएं प्रति रोटर क्षेत्र पर शक्ति बढ़ाती हैं लेकिन प्रति फ्रंटल क्षेत्र पर बेट्ज़ से परे नहीं; यह कि रेनॉल्ड्स संख्याओं के नीचे छोटे ब्लेड लगभग 70,000 की दक्षता खो देते हैं; यह कि एक बंद दीवार में कोई प्रवाह नहीं होता है; यह कि छत किनारों ने अपविंड प्रवाह को तेज किया है; यह कि शहरों में इमारत-माउंटेड सूक्ष्म टर्बाइनों ने खराब प्रदर्शन किया है।

संभाव्य (समर्थित, लेकिन इस डिजाइन के लिए मापा नहीं गया): एक 0.5 मीटर रोटर जो रेनॉल्ड्स 45,000 के लिए डिज़ाइन किया गया है और एक कॉम्पैक्ट ब्रीम्ड डक्ट में रोटर क्षेत्र पर लगभग 0.3 बेयर और 0.55 तक पहुंचने वाला एक शक्ति गुणांक; रोटर से ग्रिड तक 50 से 300 वॉट जनरेटरों और मॉड्यूल-स्तरीय MPPT के साथ 75% श्रृंखला दक्षता; पहली परियोजना के लिए प्रति वर्ग मीटर $1,000 के करीब स्थापित लागत।

अनुमानित (मापा जाना चाहिए): कितने नलियां एक दूसरे से खो जाती हैं (हम मानते हैं 10 से 30%); वास्तविक गति और किसी दी गई इमारत पर एक मुकुट में अस्थिरता; 20 सालों के बाद हजारों बेयरिंग की टिकाऊपन, बर्फ और धूल; इमारत में प्रसारित शोर और कंपन; मेशेड नलिकाओं के साथ वन्यजीव बातचीत (बड़े टर्बाइन एक अनुमानित 140,000 से 328,000 पक्षियों को मारते हैं एक वर्ष में यू.एस. में (2013 में, रॉय और एच।); कांच इमारतों 365 से 988 मिलियन (2014 में, एल।); किसी के पास मेश्ड छत-एज मॉड्यूल के लिए डेटा नहीं है)।

एक अंधेरे कांच के टॉवर के वक्र शीर्ष पर तीन गोलाकार खुले, प्रत्येक में एक पवन टर्बाइन रोटर है, नीले आकाश के खिलाफ।
तीन पवन टर्बाइनों को स्ट्रेटा SE1, लंदन में एक आवासीय टावर के शीर्ष पर 2012 में बनाया गया था। Photo: Cmglee, CC BY-SA 3.0

क्या सच होना होगा

एक हवादार 6.5 m/s साइट पर मुकुट के लिए, बिजली की लागत दो बातों पर निर्भर करती है जिन पर हम काम कर सकते हैं: कितनी शक्ति प्रत्येक वर्ग मीटर के सामने क्षेत्र प्रदान करता है और यह स्थापित करने में कितना खर्च होता है।

फ्रंटल क्षेत्र पर सीपी$300 प्रति वर्ग मीटर$500 प्रति वर्ग मीटर$800 प्रति वर्ग मीटर$1,100 प्रति वर्ग मीटर
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

जहां यह जीत सकता है, और जहां यह नहीं कर सकते

यह जीत सकता है:

  • हवादार ऊँची इमारतें और तटीय स्थल, सौर के पूरक के रूप में: रात में, सर्दियों और तूफानों में छत के किनारे पर हवा का शिखर होता है, जब सौर पैनल कम उत्पादन करते हैं।
  • छत पहले से ही पूरी या छायादार. एक मुकुट छत के क्षेत्र का उपयोग नहीं करता है, और पैनल, संयंत्र या टेरेस के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं करता है।
  • ऑफ-ग्रिड पावर जहां केबल महंगे होते हैं: सेंसर्स, प्रकाश, दूरसंचार उपकरण, पुलों पर मौसम स्टेशन, मस्ट और तटीय संरचनाएं।
  • जो बाधाएं पहले से मौजूद हैं: राजमार्ग और रेलवे की शोर बाधाएं, समुद्री दीवारें और पुल के पर्पेट्स, जहां संरचना का भुगतान किया जाता है।
  • दृश्यता और शिक्षा. एक मुकुट जो घूमता है, एक सार्वजनिक बयान है कि सौर पैनल नहीं है; स्कूल, संग्रहालय और स्थलीय इमारतें इसका मूल्यांकन करती हैं।
एक छोटे से मठ के ऊपर एक समतल छत पर एक दर्जन से अधिक छोटे सफेद पवन टर्बाइनों की भीड़ लगी हुई है, जिसके पीछे पेड़ हैं।
2011 में मोरो बे, कैलिफोर्निया में दो छतों पर एक दर्जन से अधिक छोटे टर्बाइन। एक छत पर रोटर लगाना आसान है; उन्हें भुगतान करना कठिन हिस्सा है, जैसा कि वारविक पवन परीक्षणों ने दिखाया। Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

यह जीत नहीं सकता:

  • यह बिजली की खपत का एक बड़ा स्रोत है। बड़े पवन और सौर फार्मों की लागत $0.04 to $0.10 प्रति किलोवाट; किसी भी इमारत के पास नहीं आता है।
  • शरणार्थी शहर की सड़कों और कम ऊंचाई वाले उपनगरों में, जहां छत की ऊँचाई पर औसत हवा4से5मीटर / सेकंड से नीचे है।
  • एक मुखौटे पर फ्लैट. हालांकि रोटरों को डिजाइन किया गया है, एक बंद दीवार में कोई प्रवाह नहीं होता है।

विकास रोडमैप और इसके लिए कितनी लागत होगी

चरणकार्ययह सक्षम करता हैअनुमानित लागतसमय
0. डिजाइन अध्ययनब्लेड और नलिका डिजाइन, एक मॉड्यूल का सीएफडी और3×3एरे का, विद्युत टोपोलॉजी, निर्माता के साथ लागत मॉडलइसकी सतह का तापमान 0.2 डिग्री सेल्सियस से अधिक होता है।$30k to $60k3 से4महीने
1. हवा का सुरंगतीन रोटर, तीन नलियां, स्टेटर चालू और बंद, फिर एक3×3एरे;3से 15 m/s,0से 45° तक का झुकावमापा गया सीपी, ऐरे हानि, प्रारंभ गति, शोर$60k to $120k4 से6महीने
2 प्रोटोटाइप मॉड्यूलजेनरेटर, पावर बोर्ड, सील्ड मॉड्यूल; धैर्य, बर्फ, बारिश और ध्वनिक परीक्षण (IEC 61400- 11 विधि)मॉड्यूल दक्षता तथा स्थायीपन$50k to $100k6 महीने
3. छत पर पायलट10 से 20 मॉड्यूल एक हवादार किनारे पर, अल्ट्रासाउंड एनेमोमीटर या लिडार, डेटा का एक साल, वन्यजीव कैमरावास्तविक kWh प्रति m², उपलब्धता, इमारत में शोर$80k to $150k बाइट्स12 माह
4. उत्पाद पथसंरचनात्मक और अग्रभाग इंजीनियरिंग, आईईसी 61400-2 डिजाइन आधार, यूके एमसीएस 006 या अमेरिकी एसीपी 101-1 प्रमाणीकरण, विद्युत और आग अनुपालन, बीमाएक उत्पाद जो इमारत मालिक खरीद सकता है$100k to $250k बाइट्स12 से 18 महीने

चरण0से3के लिए लगभग $220,000 to $430,000 और दो साल की आवश्यकता होती है। प्रत्येक चरण में एक स्पष्ट रोक बिंदु होता है: यदि हवा की सुरंग में एरे में 0.2 के पास कोई फ्रंटल सीपी नहीं दिखाई देता है, तो हम वहां रुकते हैं और क्यों प्रकाशित करते हैं।

हम जो जरूरत है

  • Low-Reynolds और ducted-rotor अनुभव के साथ एयरोडायनामिस्ट, ब्लेड, डक्ट और स्टेटर को डिजाइन करने और समीक्षा करने के लिए।
  • एक विश्वविद्यालय या व्यावसायिक पवन सुरंग, जिसमें परीक्षणों की योजना बनाने और मॉडल ऐरे इंटरैक्टिव के लिए एक सीएफडी इंजीनियर शामिल है।
  • Power-electronics engineer छोटे स्थायी चुंबक जनरेटर, सक्रिय सुधार, MPPT और कई मॉड्यूलों से डीसी संग्रह के लिए।
  • स्ट्रक्चरल एंड फैसडे इंजीनियर मुकुट पर हवा के भार (EN 1991-1-4 / ASCE7), फिक्सिंग, बर्फ और थकान के लिए।
  • Acoustician टोनल शोर और इमारत में प्रेषित कंपन के लिए।
  • उत्तरी ध्रुव के पास स्थित यह नगर, समुद्र तट पर स्थित है और इसका नाम इसी से पड़ा है।
  • प्रमाणीकरण और अनुपालन: छोटे पवन मानक (IEC 61400-2, -11, -12-1), विद्युत और आग कोड, और एक बीमाकर्ता जो पायलट को कवर करने के लिए तैयार है।
  • Ecologist पक्षियों और कीट निगरानी डिजाइन करने के लिए।
  • विनिर्माण भागीदार इंजेक्शन मोल्डिंग या रोटोमोल्डिंग में ब्लेड और नलिकाओं की कीमतों को मात्रा पर।

एक बेहतर विचार स्वागत है

इस प्रकार के एक प्रश्न का उत्तर यह है कि कैसे वे स्थान जहां लोग पहले से ही रहते हैं, आज की तुलना में अधिक स्वच्छ ऊर्जा बना सकते हैं, भंडारित कर सकते हैं या बचा सकते हैं? यदि किसी व्यक्ति को यह लगता है कि उसके पास कुछ ऐसा है जो उसे बेहतर बना सकता है, तो वह इसे स्वीकार करता है। छत पर सौर जो गर्मी भी बनाता है, थर्मल भंडारण, पानी के मुख्य स्रोतों से प्राप्त ऊर्जा, अपशिष्ट गर्मी या मांग की अधिक बुद्धिमान समयबद्धता सभी कई इमारतों पर हवा के मुकुट को तोड़ सकते हैं। idea radar इनकी तुलना करता है और प्रत्येक का अपना लेख होता है जो हम यहाँ लागू करते हैं।

कुछ लोगों के पास एक संदेश भेजने का विकल्प होता है जो किसी को भी सुन सकता है। एक विचार को पेश करने के लिए, एक कार्यशील, वास्तविक जीवन मॉडल की आवश्यकता होती है जो वास्तव में शक्ति उत्पन्न करता है, जिसका उत्पादन किसी उपकरण पर मापा जाता है, न कि दावा किया जाता है; यही कारण है कि यह पृष्ठ एक चित्र के बजाय एक हवा के सुरंग और छत पर पायलट से समाप्त होता है। यदि आपका विचार और विचारों के साथ-साथ आपके विचार भी हैं, तो हम आपको इस लेख में शामिल कर सकते हैं। लेकिन एक कार्यशील मॉडल के बिना पूंजी जुटाना बहुत मुश्किल है, और यहां कोई भी धन, लाभ या परिचय का वादा नहीं करता है। इस प्रकार के प्रश्नों का उत्तर देने के लिए निम्नलिखित चरणों का पालन करना पड़ता है: प्रश्न पूछने वाले को सही जवाब बताना, और गलत जवाब देने वालों को दोषी ठहराना।

एक सफेद अल्ट्रासाउंड एनेमोमीटर, जिसमें तीन जोड़े सेंसरों के हाथ होते हैं, जो कि एक मस्ट पर हेडर मूरलैंड के ऊपर स्थित होते हैं, जिसके ऊपर एक हवा का पंखा और अन्य उपकरण होते हैं।
एक अल्ट्रासाउंड एनेमोमीटर विम मोस, स्कॉटलैंड में। यह ध्वनि के धड़कनों के साथ हवा की गति और दिशा को मापता है और इसमें कोई चलने वाले भाग नहीं होते हैं। एक छत पायलट इस तरह के उपकरणों के साथ मुकुट पर हवा लॉग होगा. Photo: M J Richardson, CC BY-SA 2.0

आप कैसे मदद कर सकते हैं

  • अपने विशेषज्ञता लाओ. यदि आप ऊपर के क्षेत्रों में से किसी में काम करते हैं, तो एक कार्य की पेशकश करें। हमारे मॉडल की समीक्षा करने के लिए एक घंटे भी बहुत महत्वपूर्ण है.
  • एक हवादार छत प्रदान करें. एक तट पर, पहाड़ी या खुले मैदान में सुरक्षित छत पहुंच के साथ एक ऊंची इमारत पायलट का घर हो सकती है। हमें बताओ कि यह कहाँ है और हवा आमतौर पर किस तरफ बहती है।
  • हवा का डेटा साझा करें. छत, पुल या तटीय मस्ट से हवा के मापों का एक वर्ष हमें पायलट साइट चुनने में मदद करता है।
  • हमारे गणित की जाँच करें. मॉडल खुला है। यदि आप एक त्रुटि पाते हैं, तो हमें बताइए: हम इसे अब सुधारना चाहते हैं न कि पायलट के बाद.
  • एक बेहतर विचार प्रस्तावित करें. इसे सहभागिता फॉर्म के माध्यम से भेजें, जिसमें समस्या का समाधान हो, भौतिकी की जाँच हो, प्रति किलोवाट-घंटा एक अनुमानित लागत हो और सस्ता परीक्षण हो जो इसे गलत साबित कर सकता है।

स्रोत

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