ファン・ウォール
One giant rotor, or a hundred thousand tiny ones? We are testing whether a wall of small fans, each the size of the one cooling your computer, can turn city wind into electricity. Here is the maths, including the parts that do not work yet.
あなたが今までに見た全ての風車は同じ論理に従う。 できるだけ大きなロータを作り、できるだけ高く設置し、巨大な羽根で空を掃いている。 すばらしい クレーンや道路、開けた土地が必要で 許可も必要だし 鳥を殺す 逆のアイデアを検証したい。
 high, 1,800 m² covered in about 110,000 fans of 120 mm, grouped in 6,900 plug-in modules. Local Solar System 基礎概念図」）。
アイデア
コンピュータを冷却する小さな軸流ファンを見てみましょう。 逆方向に走らせると，風が回転子を回転させ，内部のブラシレスモータは小型発電機となる。 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.
If one fan breaks, the wall loses one hundred-thousandth of its output, and anyone with a screwdriver can replace it. モジュールは通常の包装で発送される。 また，屋根の縁に座り，建物の角を登り，高速道路の遮音壁のパネルを置き換えることができる。
♪輝く場所に♪
Birds and bats. Large turbines are a real problem for wildlife: an estimated 140,000 to 328,000 birds die each year at monopole turbines in the contiguous United States alone (Loss, Will and Marra, 2013). A 150 m rotor turning at 10 rpm moves its blade tips at π × 150 m × 10 / 60 s ≈ 79 m/s. 10ｍｍの網目の後ろにある120ｍｍファンは，歩行速度で先端を回転させる。 まだ，メッシュ状のマイクロファン壁と鳥類の相互作用を測定した者はいないので，その測定が我々のプログラムの一部である。
シティング 風は押し込まれたところで加速する：屋根の縁，建物の角の周り，通りの峡谷に沿って。 巨大ロータはそのゾーンを追従できない。 モジュールアレイは正確にそれらをカバーできる。
風が屋根端から上昇する都市建築物のパラペットに設置されたファンウォールモジュールの列。 コンセプト・ドローイング」）。
ファンウォールモジュールの垂直ストリップがオフィスビルの風向角に設置されている。 コンセプト・ドローイング」）。
ファンウォールモジュールを用いた高速道路の断面図。 コンセプト・ドローイング」）。
物流と保守 クレーンも 専門家も 特別な輸送も無い A whole 1,800 m² wall fits in about 1,700 cartons, four or five shipping containers.
. コンピュータファンは空気を押し出す形状であり，空気に押されるわけではない。 回転子効率を5％（悲観的），10％（中央）または20％（楽観的），ファンからグリッドへの電気チェーンを40，55または70％と仮定した。
ダクトは役に立つ 九州大学で開発した「風レンズ」と呼ばれる広い縁をもつディフューザは，同じ直径のロータの出力を約2〜5倍に増大させた。大屋・烏丸谷，2010年). But a duct takes frontal space: extracting much more than about half the power crossing the device’s frontal area has not been demonstrated (Dighe et al., 2018). 我々のモデルはそこで終わる
中央の仮定で 壁全体が 6m/sで7kW、10m/sで34kW、15m/sで114kW. ファンサイズは，すべてのサイズが回転翼で壁面の約55％を覆うので，パワーにはほとんど影響しないが，部品数やコストに変化をもたらした。 Ducts only win if they more than double each rotor’s output, because they leave room for fewer fans.
How much energy in a year
場所の風は決して一定ではない。 We model three sites with a standard (Rayleigh) wind distribution: a city rooftop averaging 4 m/s, a highway barrier at 4.5 m/s and an exposed coast at 6.5 m/s. Real urban wind is weak: the UK Carbon Trust found few building sites reaching even 5 m/s (Carbon Trust, 2008), and 26 building-mounted micro turbines in the Warwick Wind Trials averaged a capacity factor of 0.85% (Encraft, 2009).
For scale, one ordinary 3 MW onshore turbine running at a 35% capacity factor produces 3 MW × 8,760 h × 0.35 ≈ 9.2 GWh a year: as much as about 65 coastal fan walls.
どれくらいかかる？
We estimated every part per square metre: waterproof fans at $3 to $8 each in volume, frames and mesh, electronics, and mounting on an existing building. 壁全体が $0.76 million to $243万人 138万ドルだ Spread over 20 years at a 7% discount rate, with maintenance, that gives the cost of each kilowatt-hour.
今日のコンピュータファンで作った ファンウォールは あの…。 $1.20 per kWh on a windy coast and about $都市の5人 中央のケースで Residential rooftop solar costs $0.12 to $0.28, utility-scale wind $0.03 to $0.07 (Lazard LCOE+, June 2024; IRENA, 2024). 発電所としては，今日ではコンセプトが競合しない。
真実でなければならないことは
これらのような数字を変えるための研究が存在する。 On a coastal site with ducted modules and a 65% electrical chain, the cost per kWh depends on two things we can work on: how well each ducted rotor converts wind (its effective efficiency) and what a square metre of wall costs installed.
| 有効ダクト回転子効率 | $200 per m² | $400 per m² | 800ドル/平方メートル |
|---|---|---|---|
| 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 |
研究プログラム
| 位相 | 私たちの仕事は | 私たちが測るものは | 推定費用 |
|---|---|---|---|
| 0. Desk study | ダクト形状，ブレード設計，電気配線の計算機シミュレーション | 予測効率と損失 | $15k to $30k |
| 1. Bench tests | 3〜15ｍ／ｓの風洞実験において，20台の標準ロータと20台のカスタムロータを試作した。 | 効率曲線，起動速度，騒音 | $30k to $60k |
| 2. One module | ダクトとパワーエレクトロニクスを備えた16ファンモジュール | Module efficiency, one year outdoors | $25k to $50k |
| 3. 10 m² pilot | 野生動物カメラを搭載した屋上パネル | エネルギー，アレイ損失，利用可能性，鳥類とコウモリ | $60k to $120k |
| 4．フルウォール設計 | 構造，認証，最終コストモデル | 平方メートル当たりの設置費用、キロワット時当たりの設置費用 | $50k to $100k |
フェーズ0〜3は $130,000 to $260,000. パイロットが仮説を確認した場合にのみフルウォールは意味がある。 すべての研究は財団の財務から支払われ、プロジェクトが必要とする全てのもの、実験室や供給者からサーバや人々までを資金提供する。 完全な技術報告書，モデルおよびデータはオープンである。 モデルデータ そして モデルコード.
あなたが助けられる方法
- 専門知識を持って来い 小型ロータの空力学や 風洞、パワーエレクトロニクス、構造工学、鳥類モニタリングを知る人が必要だ タスクを提案.
- Offer a rooftop. A windy flat roof with safe access could host the 10 m² pilot. どこにあるのか どれくらい暴露されているか教えて
- Share wind data. If you run a weather station on a roof, a coast or a bridge, a year of wind measurements helps us choose the pilot site.
- 家でテストして 風の強いバルコニーに安価な防水ファンとブリッジ整流器とマルチメータを置くことで，素晴らしい科学プロジェクトができる。 異なる風の電圧と電流を測定し，数値を送ってください。
- 財団を支援して 寄付金は 財務省 この研究も含めて 私たちの研究は 進んでいきます
ソース
- Ｈｏｗｅｙ，Ｄ．Ａ．，Ｂａｎｓａｌ，Ａ．及びＨｏｌｍｓ，Ａ．Ｓ． (2011). エネルギー収穫用のセンチメートルスケールの遮蔽風車の設計と性能について述べた。 スマート材料と構造20，085021.
- 大屋，Ｙ，カラスダニ，Ｔ。 (2010). 風力レンズ技術を用いた高出力の遮蔽式風車。 エネルギー3(4), 634-649.
- Ｄｉｇｈｅ，Ｖ．Ｖ．，ｄｅ Ｏｌｉｖｅｒａ，Ｇ．，Ａｖａｌｌｏｎｅ，Ｆ．，ｖａｎ Ｂｕｓｓｅｌ，Ｇ．Ｊ．Ｗ． (2018). ダクト風車の最適化とロータ位置に対する感度について述べた。 風力エネルギー科学3，221-229.
- Carbon Trust (2008). 小規模風力エネルギー：政策的洞察と実践的指導.
- 』（2009年）に収録。 ウォリック風力試験.
- 太平洋北西国立研究所（2024年）。 Distributed Wind Market Report, 2024 edition: small wind averaged $7,370 per kW installed and a 13% capacity factor in 2023.
- Lazard (June 2024). エネルギーコストプラス.
- IRENA (2024). 2023年の再生可能エネルギー発電コスト.
- オデッセイ・ウォール Electricity consumption per dwelling, EU.
- US Energy Information Administration (2022). 平均住宅電力消費量.
- Ｌｏｓｓ，Ｓ．Ｒ．，Ｗｉｌｌ，Ｔ．，Ｍａｒｒａ，Ｐ．Ｐ． (2013). 風力発電施設における鳥類衝突死亡率の推定。 Biological Conservation 168, 201-209.