Előfordulhat, hogy a webhelyen szereplő egyes nyelvek gépi fordítást tartalmaznak, és hibákat tartalmazhatnak. Segítsen javítani Olvassa el az angol eredeti verziót
Offshore szélturbinák állnak egy lila és narancssárga naplementében, a nap a horizonton egy sötétkék tenger felett.
Zöld kezdeményezés · Nyílt kutatás

A rajongói fal

Elhatároztuk, hogy egy épületet befedünk számítógépes ventilátorokkal, amelyek a szélből állítanak elő elektromosságot. A fizika nem mondta ezt a verziót, de egy jobbat is mutatott. Itt van az összes matematika, mi bizonyított, mi nem, és mit kellene kideríteni.

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

Minden szélturbina, amit láttál, ugyanazt a logikát követi: egy rotor, amilyen nagy és magas lehet. Briliánsan működik, és ehhez darukra, nyílt területre és évekig tartó engedélyekre van szükség. A mi kérdésünk ennek az ellenkezője. Lehetséges, hogy sok kis rotor, amelyeket olyan helyekre építenek be, ahol már vannak városok, ésszerű áron termelnek villamos energiát? A Lelkesítőfal ötlete először a Local Solar System Alapítványon belül merült fel 2020-ban; ez az oldal annak nyílt, frissített modellje.

Ez az oldal azoknak szól, akik finanszírozzák, építik vagy tesztelik az ötletet. Ez szándékosan nem egy értékesítési brosúra. Az első tervezésnél futtattuk a számokat, megtaláltuk, hol hibázik, újraterveztük, és ismét futtattuk a számokat. A rövid változat: egy falnyi számítógépes ventilátor a homlokzaton nem működik, egy nagyobb csatornázott rotorokból álló korona egy szeles tető szélén valódi elektromosságot termelhet, és árban sem fogja legyőzni a napelemeket, hacsak több dolgot nem tudunk jól tesztelni. Minden alábbi ábra a nyílt modellünkből származik (kód, adatok).

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 kWhm²/év a javított koronától egy szeles 6.5 m/s helyszínen (központi; (tartomány 43 és 509 között)
225 kWhm²-enként évente ugyanazon épület tetőn elhelyezett napelemeiből (központi)
$0.84kWh-nként a továbbfejlesztett korona, központi eset, szeles helyszín (tartomány $0.14 to $6.30); tető napelem: $0.19

1-es verzió, és miért nem működik

Az első ötlet egy 40 méter hosszú és 15 emeletes épület homlokzata volt, melyet körülbelül 110.000 darab 120 mm-es ventilátor borított, mindegyik hátrafelé futott, így a motorja generátorrá vált. Ez egy szép kép. Három okból nem sikerül, a fontosság sorrendjében.

Az 1. változat homlokzati felülete Ventilátorfal, 40 méter hosszú és 15 emelet magas, kis ventilátor modulokkal borítva, egy emberrel és egy busszal a mérethez.
1. változat: 1800 m² homlokzat, amelyet 120 mm-es ventilátorok fednek le. Local Solar System Alapítvány koncepció rajz.

1. A levegő nem tud átjutni egy zárt falon. Egy turbina energiát nyer a rajta átáramló levegőből. A szilárd homlokzaton a szél megáll (a mérnökök ezt stagnálásnak nevezik), és felfelé, lefelé és oldalirányba csúszik. Még ha minden ventilátor mögött 30 cm-es, oldalról és felülről nyitott rést hagynak is, a folytonosság szigorú határt szab: az összes levegőnek, amely belép az 1800 m²-es ventilátorokba, körülbelül 39 m²-es résen keresztül kell távoznia, így nem haladhatja meg a szélsebesség 2,2%-át. A teljesítmény a sebesség kockájával jár, így a fal jóval 0,01% alatt maradna ahhoz képest, amit ugyanazok a ventilátorok szabadon állva hoznának. A valódi szellőztetett burkolatok mérésének eredményei megegyeznek: 0,2-0,6 m/s üreges légáramlás akár 5 m/s szélben is (Salonvaara et al., 2007). A fenti 3D modellt kapcsold át az 1-es verzióra, hogy láthasd: a szélsugarak megállnak a falon és elcsúsznak.

Az épületen keresztül: a szél a zárt homlokzaton stagnál, majd felfelé haladva átfordul a tető szélén, ahol a modulok koronája található.
Ahova a levegő is elmehet. Koncepciórajz, modellváltozat 2.

2. Apró lapátok rosszul működnek. Egy 120 mm-es ventilátorlapátnak kb. 2 cm a húrja. A levegő körülötte 10,000 Reynolds-számmal mozog, ami olyan állapot, ahol a szárnyak elveszítik a legtöbb felhajtóerőt és légellenállást: a sima légrétegek javulnak “több mint egy nagyságrenddel” a kritikus Reynolds-szám felett, ami kb. 70,000 (Lissaman, 1983). A mért centiméteres turbinák teljesítménytényezője eléri a 9%-ot (Howey, Bansal and Holmes, 2011); egy 10 cm-es számítógépes ventilátor rotor turbinaként használva 28 mW-ot ad le 5 m/s sebességnél, ami körülbelül 4%-a az általa áthaladó szél erejének (Federspiel és Chen, 2003). A számítógép-ventilátorok úgy vannak kialakítva, hogy a levegőt nyomják, ne pedig az őket.

Hat négyzet alakú fekete 80 mm-es számítógép ventilátor kábelekkel és vezetékes ujjvédővel, fehér alapon.
Standard 80 mm-es számítógép ventilátorok. Az 1 verzió körülbelül 110,000-es méretűnek képzelte el a kissé nagyobb 120 mm-es unokatestvéreiket az egyik homlokzaton. Photo: cappie2000 (public domain)

3. Több ezer apró generátor pazarolja el azt a keveset, amit termelnek. Egy ventilátormotor, amely egy watt töredékét biztosítja néhány volt feszültség mellett, 10-40%-ot veszíthet csak egy diódás egyenirányítóban. A ventilátortól a hálózatig terjedő teljes láncra vonatkozó központi becslésünk 54%.

Még ha teljesen figyelmen kívül hagyjuk az első okot (a szabadon álló ventilátorfal), az 1. változat kb. $4.20 per kWh on a windy coast and $18-ba kerülne egy városban, húszszor vagy százszor többe, mint a tetőn lévő napelemek ára.

A fizika, amely meghatározza a határokat

A szél által egy A területen átvitt erő P = ½ ρ A v³, a levegő sűrűsége ρ = 1.225 kg/m³. A kocka minden: 6 m/s sebességnél egy négyzetméter 132 W-ot, 12 m/s sebességnél pedig 1058 W-ot szállít. Egy városi tetőn átlagosan évente 4 m/s átlagszél esetén kb. 75 W per négyzetméter; egy kitett part 6,5 m/s sebességgel kb. 321 W per négyzetméter.

Betz limit. Egyetlen nyitott rotor sem tud többet kivonni, mint 16/27 ≈ 59.3% A levegőnek folyamatosan el kell mozdulnia az útból, hogy a szél ne tudjon áthaladni rajta.

Mit adhat hozzá egy második rotor. Két sorozatban elhelyezett rotor (mint egy sugárhajtómű fokozatai) legfeljebb 16/25 = 64% A forgórész területén keresztül áramló erő, és végtelen sok csak 2/3 (Budapest, 1986.). A sugárhajtóművek fokozatokat raknak egymásra, mert a levegőt egy zárt magon nyomja át, amelyben nagy nyomáskülönbség van az égő üzemanyagtól. A szabad szél nem biztosít ilyen nyomást: minden további fokozat tovább lassítja a levegőt, és a lassú levegő kiömlött az eszköz körül. Az ellenforgó rotorok mért nyeresége 0 és 60% között mozog, de a legújabb jól kontrollált tesztek szerint ez 2-10% (Adema et al., 2026 review).

Mit tudnak hozzáadni az állórész lapátok. A rotor elhagyja a levegőt, és az örvénylés energiát veszít. A kis rotorok alacsony csúcs-sebesség aránya esetén a veszteség nagy: az ideális Glauert-rotorok 0,42-es csúcs-sebesség aránynál 1-et, 0,51-esnél 2-t és 0,57-esnél 5-öt érnek el. A rotor mögött rögzített lapátok visszanyerhetik ennek egy részét. Ezt még senki sem mérte meg szélturbinán; repülőgépek propellerein az ilyen lapátok 2-5%-ot adtak (Li et al., 2017).

Mit tud egy légcsatorna hozzáadni? Egy lapos peremű csatorna (a Kyushu Egyetem “széllencséje”) csökkenti a forgórész mögötti nyomást, és több levegőt szív át rajta. A szélcsatorna tesztek során a kompakt peremes diffúzor a teljesítménytényezőt a csupasz rotor esetében 0,37-ről 0,7 és 0,88 közöttire emelte a rotor felületéhez viszonyítva, de csak 0,48 és 0,54 közöttire a teljes peremhez viszonyítva (Ohya és Karasudani, 2010). Ez a csapda: egy négyzetméter frontális területen, a csatornák soha nem lépték túl a Betz-határt, “a gyakorlatban 3 feletti teljesítménynövelési tényezőt soha nem értek el”, és a csatornaturbinák “több mint 50 évesek voltak. Eddig kereskedelmi siker nélkül” (Van Bussel, 2007). A legújabb legdrágább kísérlet, a FloDesign/Ogin hat hónapon belül eltávolította turbináit és 2017-ben felszámolásra került (Győr, 2017.).

Öt kis szélturbina magas fehér oszlopokon, mindegyik rotort egy kerek gyűrű veszi körül lapos peremmel, felhős égbolttal szemben.
Szélturbinák a Kyushu Egyetem Ito campusán, Japánban: minden rotor egy lapos peremű gyűrűben forog, ezt az ötletet kölcsönözte a modulunk csatornája. Photo: Hot cake syrup, CC BY-SA 3.0

A méret a Reynolds-szám miatt számít. A lehető legjobb rotort minden méretnél kiszámítottuk egy lapát-elem impulzusmodell segítségével (Glauert optimálisa, amely a nyomforgatást, a csúcs és az agy veszteségeket, valamint a Reynolds számmal csökkenő felhajtóerő-ellenállási arányt tartalmazza, alacsony Reynolds-profilokból, mint például a Selig’s SG6043):

A rotor átmérőjeLapátok, csúcs-sebesség arányReynolds-szám (75%-os sugár)Legjobb design díj
4 cm8, 1.254,5000.23
12 cm (számítógép ventilátor)8, 1.512,0000.29
25 cm-es8, 2.020,0000.36
50 cm (továbbfejlesztett modul)6-7, 2.543,0000,39 és 0,40
1 m6, 3.074,0000.42
7 m (kis turbina)8, 4.5265,0000.49

Ezek a felső határok a célra épített lapátoknál, a valós veszteségek előtt. Ellenőrzésképpen egy speciálisan tervezett 39 cm-es hordozható turbina 0,32-t mért, ahol a mi modellünk kb. 0,39-et ad erre a méretre (Kishore, Coudron and Priya, 2013): ezért feltételezzük, hogy az első hardver eléri a tervezési érték 65-90% -át, és sokkal kevesebbet a centiméteres rotoroknál, ahol a lamináris szétválasztás dominál.

Egy kis háromlapátos szélturbina modell egy karcsú toronyban, egy szélcsatornában, a motorok által hajtott fém lapátok nagy rácsával szemben.
A németországi Oldenburgi Egyetem szélcsatornájának modelljét egy aktív motoros lapátokból álló rács előtt láthatjuk, amely a levegőt ellenőrzött turbulencia felé keveri. Az útitervünk 1 fázisa egy ilyen jellegű teszt. Photo: Schottler, Reinke, Hölling, Whale, Peinke and Hölling, CC BY 3.0

Szélirány. A fix modul csak azt a szélmennyiséget használja fel, ami ráfúj. A teljesítmény nagyjából a beállítási szög kockájával csökken nyitott rotoroknál és finomabban csatornáknál (Tamaro et al., 2024; Richmond-Navarro et al., 2022). Mérsékelt szél esetén a vele szemben lévő modul megtartja annak az energiának kb. 47%-át, amit egy mindig beállított rotor kapna. Az 1. verzió feltételezte a 100%-ot.

A továbbfejlesztett kialakítás: egy korona a szél felé néző tető szélén

Ha a fentieket figyelembe vesszük, akkor a tervezés szinte önmagát írja: nagyobb rotorok, ahol a Reynolds-szám kedvezőbb, olyan csatornákban, amelyek védik és felgyorsítják őket, szabadon állnak, ahol a levegő áthaladhat, az épületen lévő szél irányába néznek, ahol az áramlás a legerősebb. Ez a hely a tető széle. A homlokzatot érő levegő felemelkedik és a szélén átfordul; egy szél felé tartó tetőél felett a szél sebessége 1,06-1,25-szer gyorsabb, mint a tető magasságában, de csak 0,38-szor akkor, ha az él lefelé tart (Budapest, 2006).

Minden modul 725 mm négyzet: egy 0,5 m-es hétlapátos rotor egy kompakt széllencse csatornában, öt állórész lapát, amelyek visszanyernek némi örvénylést és hordoznak egy 50-300 W-os generátort, egy rozsdamentes védőhálót és egy zárt tápegységet maximális teljesítménypont követéssel. Két sorból álló, acélsíneken rögzített, 1,45 m magas korona áll a parapet fölött. Egy személy kiemelheti a modult és cserélheti azt.

A továbbfejlesztett modul metszete: védőháló, hétlapátos rotor, lapos peremű csatorna, állórész lapátok és generátorház, méretekkel.
A továbbfejlesztett modul. Koncepciórajz, modellváltozat 2.

A pengék nem találtak. A modell a Reynolds-számra tervezi őket, amit ténylegesen látni fognak, ami kb. 45000 6 m/s sebességnél: húr 62 mm a gyökér közelében, elvékonyodik 36 mm-re a csúcson, csavar 38°-ról 10°-ra, a csúcs-sebesség arány 2,5. 6 m/s sebességnél a rotor körülbelül 700 fordulat/perc sebességgel forog, hegyei 10 m/s szélben kb. 30 m/s sebességgel mozognak, ami kevesebb mint fele egy nagy turbina hegyének, amely 79 m/s sebességgel mozog.

A lapát alaprajza és a húr, csavar, Reynolds-szám és lift-to-drag arány táblázata hét sugárban.
A lapát-elemes lendületmodellből származó lapáthúr és csavar.

Az őszinte számok

A négyzetméteres frontális terület a tisztességes összehasonlítás: egy homlokzat, egy tetőfedő és egy autópálya-lezáró mind ugyanazért a dologért versengnek, egy szél felé néző felületért. Központi értékek, a teljes pesszimista-optimista tartományban a modelladatok. Az energia a szél irányát, turbulenciát (5-15%-os veszteség) és rendelkezésre állást (92-97%) tartalmazza. Energiaköltség: 20 év, 7%-os reál diszkontrátán, karbantartás a beruházás évi 2-5%-a.

TervezésCp a homlok területenkWh per m² évente, szeles kemping / városKapacitás tényező, szeles / városiBeépítési költség m²-enkéntKöltség kWh-nként, szeles / városEgyszerű megtérülés 0,19 $/kWh-nál
A. 1-es verzió, gyári 120 mm-es ventilátorok (szabadonálló)0.04523 / 55.2% / 1.2%$765$4.21 / $18.0soha
A2. Egyedi 120 mm-es rotorok0.08945 / 115.2% / 1.2%$805$2.23 / $9.45soha
B0. 0,5 m nyitott rotorok, korona0.148125 / 349.3% / 2.5%$1,192$1.19 / $4.37soha
B. Javított: 0,5 m csatornázott, állórész, korona0.164159 / 4310.7% / 2.9%$1,074$0.84 / $3.10soha (legjobb esetben: 4,5 év szeles)
B2. Mint a B plusz egy ellentétes irányban forgó rotor0.174168 / 4610.7% / 2.9%$1,245$0.92 / $3.40soha
B3. B, mint szabadon álló akadály0.164128 / 328.6% / 2.2%$944$0.92 / $3.66soha
Tetőtéri napelem, ugyanabban az épületben22512%$410$0.1910,6 év
Napenergia a déli homlokzaton1397.6%$630$0.4731 év
10 kW-os turbina, 7 m-es rotor 18–30 m-es oszlopon0,35 a rotoron31.600 / 10.300 kWh turbinánként36% / 12%8910 USD/kW$0.35 / $1.0827 év szeles

Amit a táblázat mond:

  • A légcsatorna kiérdemli a helyét, csak. Frontális m²-enként a légcsatornás modulok (B) 10-30% -kal verik ugyanazokat a rotorokat a szabadban (B0), főleg azért, mert jobban tolerálják a szél irányát. Ők is adnak egy őr, egy csendesebb tipp és egy hely az állórész.
  • A második rotor nem fizet. Ez körülbelül 6% energiát ad hozzá, 16% -kal több költséggel. A sugárhajtású többfokozatú szélmodult a fizika korlátozza, nem az ambíció.
  • Csak a szél felé néző modulok fizetnek. Egy tető körüli korona csak 55%-ot keres modulonként, összehasonlítva a szél felé néző oldallal, mivel a többi oldal az idő nagy részében elfordul az uralkodó széltől. A referencia épületünkön (40 × 20 m, 45 m magas) az érzékeny korona csak a szél felőli oldalon van: 60 m², kb. $64,000, körülbelül 9,500 kWh évente szeles helyen, 2,600 egy városban. Ugyanezen pénzért tetőtéri napelemekben körülbelül 155 m² panelt vásárolnak, amelyek évente körülbelül 35,000 kWh-t termelnek.
  • In cities it cannot compete. Building-mounted micro wind has a poor record: 26 turbines in the Warwick Wind Trials averaged a 0.85% capacity factor (Encraft, 2009), and the three turbines on London’s Strata tower were switched off after noise and vibration complaints.

A méret szempontjából az Egyesült Államok kis szélflottája átlagosan 14-16% kapacitási tényezővel és $6,680 to $9,630 / kW telepítéssel rendelkezik 2024-ben és 2025-ben (PNNL Distributed Wind jelentések). A korona körülbelül 6300 dollárt ér el kW-onként, ugyanabban a tartományban, ami azt jelzi, hogy a költségbecslés nem fantázia.

Egy kis háromlapátos szélturbina sárga faroklapáttal egy magas rácstorony tetején, a fák fölött kék égbolttal szemben.
Egy Bergey Excel kis szélturbina egy rácstoronyban Portland városának komposztáló telepén, Oregon államban. A magas árbocokban elhelyezett kis turbinák, mint ez is, a fenti táblázat utolsó sorában találhatók. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Mi bizonyított, valószínű és spekulatív

Proven (textbook or measured): a szélben lévő teljesítmény és a Betz-határ; a 16/25 felső határ két rotor esetében; a csatornák rotorfelületenként, de frontális felületenként legfeljebb kb. Betz-ben növeljék a teljesítményt; hogy a kis lapátok, ha Reynolds-számuk 70,000 alatt van, veszítenek hatékonyságukból; hogy egy zárt falnak nincs átfolyása; hogy a tető szélei felgyorsítják a szél irányába történő áramlást; that buildingépület-mountedfelszerelt micromikro turbinák in citiesvárosok have performedteljesített rosszul.

Valószínű (támogatott, de nem mért ehhez a tervhez): 0,5 m-es rotor Reynolds 45.000-hez tervezve, amely eléri a 0,3 körüli teljesítménytényezőt és a 0,55-öt a rotor területén egy kompakt peremes csatornában; 75% lánc hatékonyság a rotortól a hálózaton keresztül 50-300 W generátorokkal és modul szintű MPPT-vel; az első projekt telepítési költsége közel 1000 $ / m².

Spekulatív (mérni kell): mennyit veszítenek egymástól az egymás mellett elhelyezett légcsatornák (feltételezzük, hogy 10-30%); a valódi gyorsulás és turbulencia egy adott épület koronáján; több ezer csapágy tartóssága 20 évnyi széllökések, jég és por hatására; az épületbe jutó zaj és rezgés; a hálószerű légcsatornákkal való vadvilági kölcsönhatás (a nagy turbinák évente becslések szerint 140.000-328.000 madarat ölnek meg az Egyesült Államokban (Vészt, Will és Marra, 2013); üveg épületek ölnek meg 365-988 millió (Loss et al., 2014); a hálós tető-szél modulokra senki sem rendelkezik adatokkal).

Három kerek nyílás egy sötét üvegtorony ívelt tetején, mindegyikben egy-egy szélturbina rotorral, kék égbolttal szemben.
A Strata SE1, egy londoni lakóépület tetejébe épített három szélturbina 2012-ben. Photo: Cmglee, CC BY-SA 3.0

Aminek igaznak kellene lennie

A korona esetében egy 6,5 m/s-os szeles területen az elektromos áram költsége két dologtól függ, amelyeken dolgozhatunk: mennyi energiát biztosít minden négyzetméter frontális felület, és mennyibe kerül a telepítés.

Cp a homlok területen300 $ négyzetméterenként500 $ négyzetméterenként$800 négyzetméterenként$1,100 négyzetméterenként
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

Hol nyerhet, és hol nem

Ez nyerhet:

  • Szellőző magas épületek és tengerparti területek, a napenergia kiegészítéseként: a szél a tető szélén éjszaka, télen és viharok idején csúcsosodhat, amikor a napelemek kevés energiát termelnek.
  • Tető már tele vagy árnyékolt. A korona a szélét használja, nem a tetőterületet, és nem versenyez panelekkel, növényekkel vagy teraszokkal.
  • Hálózattól független energiaellátás olyan helyeken, ahol a kábelek költségesek: érzékelők, világítás, távközlési berendezések, meteorológiai állomások hidakon, árbocokon és part menti szerkezeteken.
  • Már létező akadályok: autópálya és vasúti zajvédő falak, tengeri falak és hídparapetek, ahol a szerkezetet kifizetik.
  • Láthatóság és oktatás. A forgó korona nyilvános kijelentés, a napelem nem; iskolák, múzeumok és műemlék épületek értékelik ezt.
Több mint egy tucat kis fehér szélturbina rövid árbocokon, zsúfoltan állt a lapos tetőn, egy üzlettábla fölött, fák mögött.
Több mint egy tucat kis turbina két tetőn a kaliforniai Morro Bay-ben, 2011-ben. A rotorokat a tetőre helyezni könnyű, de kifizetődővé tenni a legnehezebb rész, amint azt a Warwick Wind Trials is megmutatta. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Nem nyerhet:

  • Olcsó tömeges villamosenergia-forrásként. A nagy szél- és napelemek költsége $0.04 to $0,10 kWh-nként; egy épületben semmi sem közelít ehhez.
  • Védett városi utcákban és alacsony építésű külvárosokban, ahol az átlagos szélsebesség a tető magasságában 4-5 m / s alatt van.
  • Lapos a homlokzaton. Bárhogy is vannak kialakítva a rotorok, egy zárt falon nincs áramlás.

Fejlesztési ütemterv és az ehhez kapcsolódó költségek

FázisMunkaDöntés, amelyet lehetővé teszBecsült költségIdő
0. tervezési tanulmányLapát és csővezeték tervezés, egy modul és egy 3×3-as tömb CFD-je, elektromos topológia, költségmodell egy gyártóvalA frontális területen 0,2 feletti Cp valószínű egy tömbön?$30k to $60k3-4 hónap
1. SzélcsatornaHárom rotor, három csatorna, állórész be- és kikapcsolása, majd 3 × 3 sor; 3–15 m/s, 0–45°-os elfordulásMért Cp, tömbveszteség, indítási sebesség, zaj$60k to $120k4-6 hónap
2. Prototípus modulGenerátor, tápegység, zárt modul; tartóssági, jég-, eső- és akusztikai tesztek (IEC 61400-11 módszer)Modul hatékonyság és tartósság$50k to $100k6 hónap
3. Tetőre szerelt pilóta10-20 modul a szél felé néző oldalon, ultrahangos légsebességmérő vagy lidar, egy évnyi adat, vadkameraTényleges kWh/m², rendelkezésre állás, zaj az épületben$80k to $150k12 hónap
4. Termék útvonalSzerkezeti és homlokzati tervezés, IEC 61400-2 tervezési alap, UK MCS 006 vagy US ACP 101-1 tanúsítvány, elektromos és tűzvédelmi megfelelőség, biztosításEgy olyan termék, amit az épület tulajdonosa megvásárolhat$100k to $250k12-től 18 hónapig

A 0-3. fázishoz kb. $220,000 to $430,000 és két év kell. Minden fázisnak van egy egyértelmű stoppontja: ha a szélcsatorna nem mutat frontális Cp-t 0,2 közelében egy tömbön belül, akkor ott megállunk és közzétesszük az okát.

Kire van szükségünk

  • Aerodinamikus alacsony Reynolds- és csatornázott rotor tapasztalattal, a lapátok, a csatorna és az állórész tervezéséhez és felülvizsgálatához.
  • Egyetemi vagy kereskedelmi szélcsatorna, egy CFD mérnökkel együttműködve teszteket tervez és tömb interakciókat modellez.
  • Teljesítményelektronikai mérnök Kis állandó mágneses generátorokhoz, aktív egyenirányításhoz, MPPT-hez és sok modulból történő DC gyűjtéshez.
  • Szerkezet- és homlokzatmérnök a korona szélterhelésére (EN 1991-1-4 / ASCE 7), rögzítésekre, jégre és fáradtságra.
  • Akusztikus az épületbe jutó hangzaj és rezgés tekintetében.
  • Városi szélszakértő, hogy mérje és modellezze a széláramot a tetőszerkezetek szélein, mielőtt bármi is épülne.
  • Tanúsítványok és megfelelőség: kis szél szabványok (IEC 61400-2, -11, -12-1), elektromos és tűzvédelmi előírások, valamint egy biztosító, amely hajlandó fedezni a pilótát.
  • Ökológus a madár- és denevérfigyelés megtervezéséhez.
  • Gyártási partner keresése A fröccsöntés vagy a rotációs öntés során a lapátok és csövek mennyiségét árazzuk.

Egy jobb ötlet örömmel fogadjuk

A Levegőfúvófal egy szélesebb kérdésre adott válasz: hogyan tudnak azok a helyek, ahol az emberek már élnek, több tiszta energiát termelni, tárolni vagy megtakarítani, mint ma? Ha az ezen az oldalon található számok meggyőzték Önt arról, hogy egy másfajta megközelítés jobban teljesítene, akkor szeretnénk hallani róla. Tetőn elhelyezett napelemek, amelyek hőt is termelnek, hőtárolás, vízvezetékből visszanyert energia, hulladékhő vagy intelligensebb igényidőzítés mind-mind szélkoronát verhetne sok épületben. Az idea radar összehasonlítja őket, és mindegyiknek megvan a saját cikkében írt ugyanolyan őszinteséggel, mint amit itt alkalmazunk.

Az Alapítvány egyes tagjai olyan kapcsolatokkal rendelkezhetnek, akik meghallgathatják a pályázati felhívást. Ahhoz, hogy egy ötlet bemutatásra kerüljön, szükség van egy működő, valós modellre, amely ténylegesen erőt termel, és a kimenetét műszerrel mérik, nem pedig igénylik; pontosan ezért végződik ez az oldal egy szélcsatornával és egy tetőtéri pilótával, nem pedig rajzzal. A papíralapú ötleteket is szívesen vesszük: ha a fizika és a számok szilárdak, akkor itt közzétehetjük őket a honlapon. De a tőkeemelés működő modell nélkül nagyon nehéz, és itt semmi sem ígér finanszírozást, megtérülést vagy bevezetést. A szabvány az, amelyet ez az oldal megpróbál teljesíteni: mutassa be a számokat, mondja el, mi bizonyítaná tévedését, és javasolja a legolcsóbb tesztet.

Egy fehér ultrahangos légsebességmérő három pár érzékelőkarral egy árbocon a hegyi láp fölött, szélkerekekkel és más műszerekkel felette.
Egy ultrahangos légsebességmérő a skóciai Whim Mossban. A szélsebességet és -irányt hanghullámokkal méri, és nem rendelkezik mozgó alkatrészekkel. Egy tetőn lévő pilóta a koronánál mérné a szelet ilyen eszközökkel. Photo: M J Richardson, CC BY-SA 2.0

Hogyan segíthetsz

  • Hozd a szakértelmedet. Ha a fenti területek bármelyikén dolgozol, Feladat felajánlása. Még egy óra is értékes, hogy áttekintsük a modellünket.
  • Ajánljon szeles tetőt. Egy magas épület a tengerparton, domb vagy nyílt síkság biztonságos tető hozzáféréssel befogadhatja a pilótát. Mondd el, hol van és milyen irányba fúj a szél.
  • Széladatok megosztása. Egy évnyi szélmérés egy tetőről, hídról vagy partmenti oszlopról segít kiválasztani a kísérleti helyet.
  • Nézd meg a matematikát. A modell nyitva van. Ha hibát találsz, mondd el nekünk: inkább most javítjuk ki, mint egy pilot után.
  • Javasold meg a jobb ötletet. Küldd el a hozzájárulási űrlapon keresztül, megadva a problémát, amit megold, a fizikai ellenőrzést, egy hozzávetőleges kWh-s költséget és a legolcsóbb tesztet, amivel be lehet bizonyítani, hogy tévedsz.

Források

  1. Salonvaara, M., Karagiozis, A., Pazera, M. és Miller, W. (2007). Levegőüregek a burkolatok mögött: mit tanultunk? Épületek X Konferencia.
  2. Lissaman, P.B.S. (1983). Low-Reynolds-számú légterelők. Magyar Folyadékmechanikai Társaság Éves Közleménye 15, 223-239.
  3. Horváth, A., Szabó, A. és Szűcs, M. (2011). Egy centiméteres léptékű burkolt szélturbina tervezése és teljesítménye energiatermelés céljából. Anyagok és szerkezetek 20, 085021.
  4. Federspiel, C.C. és Chen, J. (2003). Légmotoros érzékelő. Az IEEE Sensors 2003, 22-25.
  5. Newman, B.G. (1986). Többfokozatú hajtómű-tárcsa elmélet szélturbinák számára. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 24, 215-225.
  6. Szabó, N. et al. (2026). Wind Energy Science 11, 2037-2051, beleértve a mért kettős rotor nyereségek áttekintését.
  7. Szabó, K., Cserháti, D., és mtsai. (2017). Propelleres hajtóművek örvényvisszanyerő lapátjainak tervezése és kísérleti validálása. AIAA 2017-3571.
  8. Ohya, Y. és Karasudani, T. (2010). A burkolatos szélturbina nagy teljesítményt generál a széllencse technológiával. Energia 3(4), 634-649.
  9. Van Bussel, G.J.W. (2007). A szélből több nyomatékot előállító tudomány: diffúzorkísérletek és az elmélet újragondolása. Magyar Fizikai Társaság: Konferencia sorozat 75, 012010.
  10. Győr, Bp. (2017). A kiwi nyugdíjpénztár 50 millió dollárt vesztett az Ogin csőturbina-fiatalban.
  11. Giguère, P. és Selig, M.S. (1998). Új légterelők kis vízszintes tengelyű szélturbinákhoz. A Magyar Műszaki és Gazdaságtudományi Társaság Közleményei 120(2), 108-114.
  12. Kishore, R.A., Coudron, T. és Priya, S. (2013). Kisméretű hordozható szélturbina (SWEPT). Magyar Széltechnikai és Ipari Aerodinamikai Társaság 116, 21-31.
  13. Szabó, F. és Cs. Bottas, C.L. (2024). A szabálytalan forgórész teljesítményéről és irányításáról: a koszinusz törvényen túl. Szélenergia tudomány 9, 1547-1575.
  14. Richmond-Navarro, G., Uchida, T. és Calderón-Muñoz, W.R. (2022). A burkolt szélturbina teljesítménye turbulens áramlási körülmények között. Széltechnikai Művek 46, 518-528.
  15. Mertens, S. (2006). Szélerőművek az épített környezetben: épületek koncentrátor hatásai. PhD thesis, TU Delft (after Mertens, 2003, Wind Engineering 27(6)).
  16. Enciklopédia (2009). A Warwicki Szélkísérletek végleges jelentése.
  17. A Csendes-óceáni Északnyugati Nemzeti Laboratórium (2025, 2026). Osztott szélenergia piaci jelentések és technológiai adatok frissítései.
  18. Az Amerikai Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma és az NREL (2025). Solar photovoltaic system cost benchmarks, Q1 2025: kereskedelmi tető $1.95 to $1.98 W-onként.
  19. Lazard (June 2026). Levelized Cost of Energy+, 19-es verzió.
  20. Az Amerikai Egyesült Államok Energiaügyi Információs Hivatala (2025). A villamos energia átlagos ára ágazatonként, 2024; Eurostat, Villamosenergia-árstatisztika.
  21. Loss, S.R., Will, T. és Marra, P.P. (2013). A madárfajok elterjedési területe a kontinens nyugati részén található. Biológiai Természetvédelem 168, 201-209.
  22. Loss, S.R., Will, T., Loss, S.S. és Marra, P.P. (2014). A madárfajok az Amerikai Egyesült Államokban. A Condor 116(1), 8-23.
  23. Grant, A., Johnstone, C. és Kelly, N. (2008). A városi szélerőművek energiaátalakítása: a csővezetékes turbinák lehetőségei. Megújuló energia 33(6), 1157-1163. Egy ehhez kapcsolódó ötletet is tesztelünk: a homlokzat és a tető közötti nyomáskülönbség által hajtott, a parapeten átvezető csatornákat.