Бұл сайттағы кейбір тілдер машиналық аударылған және қателер болуы мүмкін. Оны жақсартуға көмектесу Ағылшын тілінде
Оффшорлық жел турбиналары гүлді және қызғылт түске боялған күн батқан аспан астында, қараңғы көк теңіз үстіндегі горизонтта күн.
Ашық зерттеу

Қақпағы

Біз ғимаратты желден электр қуатын шығаратын компьютерлік вентиляторлармен жабуды жоспарладық. Физика бұл нұсқаға қарсы болды. Ол сонымен қатар жақсырақ біреуін көрсетті. Мұнда барлық математикалық есептеулер, ненің дәлелденгені, ненің дәлелденбегені және оны анықтау үшін не істеу керектігі көрсетілген.

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

Сіз көрген барлық жел турбиналары бірдей логикаға сүйенеді: мүмкіндігінше үлкен ротор, мүмкіндігінше жоғары. Бұл жоба керемет жұмыс істейді, бірақ оған крандар, ашық жер және бірнеше жылға созылған рұқсаттар қажет. Біздің сұрағымыз керісінше. Қалалар бар жерде салынған көптеген кішігірім роторлар электр энергиясын ақылға қонымды бағамен өндіре ала ма? Fan Wall идеясы Local Solar System Foundation-да 2020 жылы ұсынылды; бұл бет оның ашық, жаңартылған моделі.

Бұл бет идеяны қаржыландыруға, құруға немесе сынауға дайын адамдар үшін жазылған. Бұл ретте, бұл нұсқаулық сатуға арналған брошюра емес. Біз алғашқы жобамыздың сандарын жүргіздік, оның неден сәтсіз болғанын анықтадық, оны қайта жасап, сандарды қайта жүргіздік. Қысқаша нұсқасы: фасадтағы компьютерлік вентиляторлар қабырғасы жұмыс істемейді, желді үйдің төбесіндегі үлкен роторлардың коронасы шынайы электр қуатын шығара алады, және біз бірнеше нәрсені сынап көре алмайынша бұл күн панелдерін баға бойынша жеңе алмайды. Төмендегі әрбір сурет біздің ашық модельден алынған (код, дерек).

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 кВт/ сағжыл сайынғы жылына бір м²- ге шаққанда желді 6.5 m/ s жерінен (орталық; ауқым 43 - 509)
225 кВт/ сағбір ғимараттың (орталық) төбесіндегі күн панелінен жыл сайынғы м²- ге шаққандағы
$0.84орталық жағдайы, желді жері (ауқымы) $0.14 to $6.30); үйдің төбесіндегі күн: $0.19

1-нұсқасы және неліктен жұмыс істемейді

The first idea was a building facade, 40 m long and 15 floors high, covered in about 110,000 fans of 120 mm, each run backwards so its motor becomes a generator. Бұл керемет сурет. Бұл үш себепті, маңыздылығы бойынша тізіп отырсақ, сәтсіз болды.

1-нұсқаның фронтальды елеваторы Fan Wall, ұзындығы 40 метр және биіктігі 15 қабат, кішігірім фандар модульдерімен жабылған, бір адам мен автобус масштабы.
Version 1: 1,800 m² of facade covered in 120 mm fans. Local Solar System Қордың концепциялық сызбасы.

1. Ауа жабық қабырғадан өтпейді. Турбина оны айналып өткен ауадан энергия алады. Қатты фасадта жел тоқтаған кезде (инженерлер оны тоқырау деп атайды), жоғары, төмен, жағына қарай жылжиды. Егер әрбір вентилятордың артында 30 см арақашықтық болса да, ал оның жоғарғы және төменгі жағы ашық болса да, жалғастық қатал шектеу қояды: 1800 м² ауа вентилаторларға кіргенде, ол шамамен 39 м² арақашықтықтан шығуы керек, сондықтан ол жел жылдамдығының 2,2% -дан артық емес жылдамдықпен өтуі мүмкін. Қуат жылдамдық кубымен бірге келеді, сондықтан қабырғаның қуаты сол желдеткіштердің еркін тұрып шығаратын қуаттың 0,01%-ынан да төмен болады. Measurements behind real ventilated cladding agree: 0.2 to 0.6 m/s of cavity airflow in winds of up to 5 m/s (Salonvaara et al., 2007). Жоғардағы 3D үлгіні 1- нұсқаға ауыстырып көріңіз: желдің сызықтары қабырғада тоқтаған соң, жылжып кетеді.

Ұзындығы бойынша ең үлкені — Кіші Арал, ал көлемі бойынша ең кішісі — Каспий теңізі.
Ауа жіберетін жер. Концепциялық сызба, модельдік версия 2.

2. Tiny blades work badly. A 120 mm fan blade has a chord of about 2 cm. Оның айналасындағы ауа Рейнольдс саны 10,000-ға жақын қозғалыс режимінде, қанаттары олардың көтеру-сұйықпен салыстырғанда көбірек жоғалтады: тегіс аэрофильдер жақсарту “бір үлкендігінен артық” жоғарыда критикалық Рейнольдс саны шамамен 70,000 (Lissaman, 1983). Сентиметрлік масштабтағы турбиналар қуат коэффициенті 9% (Howey, Bansal and Holmes, 2011); 10 см компьютерлік-вентилятор роторы турбина ретінде қолданылғанда 5 м/с жылдамдықпен 28 мВт жеткізеді, бұл біздің есептеуіміз бойынша желдің қуатының шамамен 4% құрайды (Federspiel and Chen, 2003). Компьютерлік вентиляторлар ауамен қозғалу үшін емес, ол арқылы қозғалуға арналған.

Алты шаршы қара 80 мм компьютерлік вентилятор, олардың кабельдері мен тұтқасы бар, ақ аясында.
80-нен аса ғылыми еңбектің авторы. Version 1 imagined about 110,000 of their slightly larger 120 mm cousins on one facade. Photo: cappie2000 (public domain)

3. Бірнеше мың ірі генераторлар өздерінің аз ғана өнімін сарп етеді. Бірнеше вольтпен бір ватты бөлшектеп беретін желдеткіш моторы диодты түзетуіштің өзінен 10-40% жоғалтады. Біздің орталық бағалауымыз бойынша, желдеткіштен электр желісіне дейінгі барлық тізбектің 54 пайызы.

Бірінші себепті (вентиляторлардың бөлек тұрған қабырғасы) мүлдем елемесек те, 1-ші нұсқа қалада шамамен $4.20 per kWh on a windy coast and $18 долларға түседі, бұл үйдің төбесіндегі күн энергиясының бағасынан жиырмадан жүз есеге артық.

Шегін белгілейтін физика

Жерді желмен өткізіп жіберетін қуаты A мынау P = ½ ρ A v³, ауаның тығыздығымен ρ = 1.225 kg/m³. 6 м/с жылдамдықпен бір шаршы метрге 132 Вт, ал 12 м/с жылдамдықпен 1058 Вт энергия беріледі. Жыл бойы орташа алғанда, 4 м/с жылдамдықтағы орташа желдің әсерінен қаланың төбесінде шамамен 75 W per m²; 6.5 м/с жылдамдықпен 321 W per m²-ге дейінгі аралықта ашық жағалау.

Бец шекарасы. Ешқандай ашық ротор өзінің аумағы арқылы өтетін қуаттың 16/27 ≈ 59.3%- дан артық күшін шығара алмайды, өйткені ауа жолдан шығып кетуі керек.

Екі ротор қоса алады. Екі ротор қатарда (реактивті қозғалтқыштың сатылары сияқты) бір ротордың аумағы арқылы күштің ең көп 16/25 = 64%-на жетеді, ал шексіз көп болса тек 2/3 (Newman, 1986). Реактивті қозғалтқыш бірнеше сатыдан тұрады, себебі ол оттегін тұтанатын отыннан үлкен қысым айырмашылығымен шектелген орта арқылы жібереді. Қазіргі кезде бұл әдістің ешбір пайдасы жоқ: әрбір жаңа ұрпақ үшін ауа райы өте қолайсыз. Қайта айналатын жел роторларының өлшенген табыстары 0-дан 60% -ға дейін, бірақ жақсы бақылауда болған соңғы сынақтардың кластері 2-10% (Adema et al., 2026 review).

Статордың пернелерінің қоса алатын күші. Ротор ауаны айналдыру арқылы энергияны жоғалтады. Кіші роторлардың төменгі шет-жүріс коэффициентінде жоғалту үлкен: идеалды Глауэрт роторы 1-ші шет-жүріс коэффициентінде 0,42-ге жетеді, 2-де 0,51 және 5-те 0,57. Ротордың айналу жиілігін реттеу үшін ротордың айналу жылдамдығын реттейтін құрылғылар қолданылады. Бұл қасиет жел турбинасында ешкім өлшемеген; әуе кемесінің пропеллерінде бұл қасиеттер 2-5% (Li et al., 2017) көрсетті.

Каналдың қоса алатын пайдасы. Пішінсіз арна (Кюсю университетінің “жел линзасы”) ротордың артында қысымды төмендетіп, одан көбірек ауа тартады. Ауаны өткізгіштік сынауларда компактті диффузордың диффузоры қуат коэффициентін 0,37-ден 0,7 және 0,88 аралығында көтерді, ротор ауданына байланысты, бірақ тек 0,48-0,54-ке дейін бүкіл бримге қатысты (Ohya and Karasudani, 2010). Бұл – қиындық: бір шаршы метр фронталь аумақтағы арналар ешқашан Бетц шекарасын бұзбаған, “практикада қуат арттыру коэффициенті 3-тен аспаған”, ал арналы турбиналардың “50 жылдан астам өмір сүрген”. Бұл ретте, «коммерциялық емес» деген ұғым қолданылады.Алматы, 2007). Соңғы кездегі ең қымбат жоба – FloDesign/Ogin, ол алты айдың ішінде турбиналарын алып тастап, 2017 жылы тоқтатылды (Gipe, 2017).

Five small wind turbines on tall white poles, each rotor surrounded by a round ring with a flat brim, against a cloudy sky.
Жапониядағы Кюсю университетінің Ито кампусында орналасқан жел-линзалы турбиналар: әрбір ротор дөңгелектің ішінде айналады, ал біздің модульдің каналы осы идеяны қолданады. Photo: Hot cake syrup, CC BY-SA 3.0

Рейнольдс санына байланысты өлшемі маңызды. Біз әрбір өлшемдегі ең жақсы роторды қылқалам- элемент импульс моделімен есептедік (Глауерттің оптимумы, айналу бағыты, ұшы мен орталығының жоғалуы және көтеру- тарту коэффициенті Рейнольдс санымен төмендейді, мысалы Selig’ s SG6043 сияқты Рейнольдс саны төмен аэрофильдерден):

Ротордың диаметріШеңберлер, шетінің жылдамдығыРейнольдс саны (75% радиусы)Ең жақсы дизайн
4 см8, 1.254,5000.23
12 см (компьютерлік желдеткіш)8, 1.512,0000.29
25 см8, 2.020,0000.36
50 см (жаңартылған модуль)6 to 7, 2.543,0000.39-ден 0.40-ке
1 м6, 3.074,0000.42
7 м (кішкентай турбина)8, 4.5265,0000.49

Бұлар шынайы шығынға дейін арнайы жасалған оқшаулағыштардың шекті мәндері. Тексеру үшін, 39 см-лік арнайы жасалған қозғалтқыш турбинаның өлшемі 0,32, ал біздің модель осы өлшемге шамамен 0,39 береді (Kishore, Coudron and Priya, 2013): сондықтан біз бірінші құрылғы дизайн мәнінің 65-тен 90% -ына жетеді деп есептейміз, ал сантиметрлік роторларда бұл сан әлдеқайда төмен болады, онда ламинарлық бөлу басым.

Әуе туннелі ішіндегі кішкентай үш-бұрышты жел турбинасының үлгісі, моторлармен қозғалатын үлкен металл клапандардың алдындағы тар ғимаратта.
Германиядағы Ольденбург университетіндегі жел туннелі ішіндегі жел турбинасының үлгісі, ауа қозғалысын басқаруға арналған моторлы клапандардың белсенді желісінің алдында. Біздің жол картасының 1-кезеңі осыған ұқсас сынақ. Photo: Schottler, Reinke, Hölling, Whale, Peinke and Hölling, CC BY 3.0

Шел бағыты. Тік модуль тек өзімен соқтығысатын желдің бөлігін ғана пайдаланады. Ашық роторлар үшін қуат кемуі тураланбау бұрышының кубына тең, ал арналар үшін әлдеқайда жеңіл (Tamaro et al., 2024; Richmond-Navarro et al., 2022). Қалыпты жел болса, модульдің айналасына қарай бұрылып тұрады 47% әрқашан тураланған ротордың алатын энергиясының мөлшері. 1-ші нұсқада 100% деп есептеледі.

Жаңартылған дизайн: шатырдың желге қарай бұрылған жиегінде корона

Жоғарыда айтылғандарды ескерсек, дизайн өздігінен жазылады: Рейнольдс саны жақсы болған жерде үлкен роторлар, оларды қорғайтын және жылдамдататын арналарда, ауа өтетін жерде бос тұрып, ағым ең күшті болатын ғимараттың үстінде желге қарсы тұру. Бұл жерде - үйдің төбесінің шетінде. Фасадқа тиген ауа көтеріліп, шетінен айналады; шатырдың үстінен желдің жылдамдығы 1.06 - 1.25 шатыр биіктігіндегі жылдамдыққа қатынасында, бірақ бұл жиегі төменнен жел соғатын болса тек 0.38 рет (Mertens, 2006).

Әрбір модуль 725 мм квадрат: 0,5 м жеті-бөлшек ротор компакттік жел-линза каналында, бес статордың жалпақ жалпақтары кейбір суық және 50-300 Вт генераторын көтереді, тот баспайтын қорғаныс желісі және бір максималды қуат-бөлікпен бақылаумен жабылған қуат тақтасы. Two rows make a 1.45 m tall crown on steel rails above the parapet. Модульді бір адам көтеріп, оны ауыстыра алады.

Модульдің сызбасы: қорғаныс желісі, жеті роторлы ротор, тегіс беті бар канал, статордың пернелері және генераторлық под, өлшемдермен.
Жаңартылған модуль. Концепциялық сызба, модельдік версия 2.

Блейд — Ресейдегі өзен. Модел оларды шынайы Рейнольдс санына сәйкес, 6 м/с жылдамдықпен шамамен 45000-ға дейін жобалайды: тамырдың жанында 62 мм, ұшында 36 мм-ге дейін тарылуы, 38°-дан 10°-ға дейін бұрылуы, дизайнның ұшы-жылдамдығының 2.5 коэффициенті. 6 м/с-де ротор шамамен 700 rpm жылдамдықпен айналады; its tips move at about 30 m/s in a 10 m/s wind, less than half the 79 m/s of a large turbine’s tips.

Blade planform and a table of chord, twist, Reynolds number and lift-to-drag ratio at seven radii.
Модельдеудің негізгі әдісі - модельді сызу және оның элементтерін анықтау.

Дұрыс сан

Бір квадрат метр фронтальды аумақ үшін салыстырудың әділ жолы: фасад, төбе және автожолдың тосқауылы бір нәрсе үшін бәсекеге түседі, бұл желге қарайтын бет. Орталық мәндер, модель деректерінде толық пессимистік-оптимисттік ауқыммен. Энергияның құрамына жел бағыты, турбуленттілік (5-15% жоғалту) және қолжетімділік (92-97%) кіреді. Энергия шығыны: 20 жылға 7%-дық нақты дисконт мөлшерлемесі, жылына инвестицияның 2-5% -ын күтіп ұстау.

ДизайнАлдыңғы бетінің Cpжыл сайын бір кВт/ сағ, желді орын / қалаЖұмыс істеу коэффициенті, желді / қалаОрнатылған м²КВт/ сағ- тық шығын, желді / қала$0,19/кВт.сағ-қа қарапайым қайтарым
A. 1- нұсқа, стандартты 120 мм вентилятор (бөлек тұратын)0.04523 / 55.2% / 1.2%$765$4.21 / $18.0ешқашан
A2. Өзінің 120 мм роторлары0.08945 / 115.2% / 1.2%$805$2.23 / $9.45ешқашан
B0. 0.5 m ашық роторлар, корона0.148125 / 349.3% / 2.5%$1,192$1.19 / $4.37ешқашан
B. Жаңартылған: 0,5 м каналдар, статор, корона0.164159 / 4310.7% / 2.9%$1,074$0.84 / $3.10ешқашан (ең жақсы жағдай: 4,5 жыл желді)
B2. As B plus counter- turning rotor0.174168 / 4610.7% / 2.9%$1,245$0.92 / $3.40ешқашан
B3. B - жеке тұрған тосқауыл0.164128 / 328.6% / 2.2%$944$0.92 / $3.66ешқашан
Күн энергиясымен жылытатын үйдің едені22512%$410$0.1910.6 жыл
Оңтүстік фасадындағы күн1397.6%$630$0.4731 жыл
10 кВт турбина, 7 м ротор, 18-30 м мачта0.35 роторында31,600 / 10,300 кВт/сағ бір турбинаға36% / 12%$8,910 бір кВт$0.35 / $1.0827 жыл жел соғадыweather forecast

Кестедегі мәлімет:

  • Канал өз орнын тапты, тек қана. Бір фронтальды м²-ге байланысты каналдандырылған модульдер (B) ашық алаңда (B0) орналасқан роторлардан шамамен 10-30% артық, себебі олар жел бағытына жақсы төзімді. They also give a guard, a quieter tip and a place for the stator.
  • Екінші ротор ақы төлемейді. Ол шамамен 6% энергияны қосады, бірақ оның құны 16% жоғары болады. Реактивті қозғалтқыш тәрізді көп сатылы жел модулі физикалық шектеулерге ие, бірақ амбициялық емес.
  • Тек желге қарай бағытталған модульдер төлем жасайды. Төбенің бүкіл айналасында орналасқан шамдар тек желге қарай бағытталған модуль үшін 55% ғана төлем алады, себебі басқа жағы көбіне желден алыста орналасқан. Біздің үлгідегі ғимаратта (40 × 20 м, биіктігі 45 м) мағыналы корона тек желге қарай орналасқан: 60 м², шамамен $64,000, шамамен 9500 кВт/сағ жылына желді жерде, 2600 қалада. Үйдің төбесіне орнатылған күн батареялары үшін де сол ақшаға жылына 35000 кВт/сағ қуат өндіретін 155 м²-лік панель сатып алуға болады.
  • Шаһарларда ол бәсекеге түсе алмайды. Үйлерге орнатылған микро желдің нашар рекорды бар: Уориктегі жел сынақтарында 26 турбинаның орташа қуаттылығы 0,85% (Encraft, 2009), ал Лондондағы Strata Tower ғимаратындағы үш турбина шу мен вибрацияға қатысты шағымдардан кейін сөндірілді.

Масштаб бойынша АҚШ-тың шағын жел флотының орташа қуаттылығы 14-16% және $6,680 to $9,630 кВт орнатылған 2024 және 2025 жылдары (PNNL Distributed Wind reports). Біздің бағамыз да осы шамада, яғни бір кВт-қа шаққанда 6300 долларға тең. Бұл – бағалау тек фантазия еместігін көрсетеді.

Үш қырлы шағын жел турбинасы, оның жоғарғы жағында сары ұшқыш бар, ағаштар үстіндегі көк аспанға қарап тұр.
Портленд (ағылш. Portland) — Орегон штатының Портленд округіне жататын АҚШ қаласы. Бұл сияқты биік мачтадағы кішігірім турбиналар жоғарыдағы кестенің соңғы қатарында орналасқан. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Қайсысы дәлелденген, шынайы және болжам

Proven (textbook or measured): желдің күші мен Бетц шегі; екі ротордың 16/25 шегі; арналар ротор ауданына шаққанда қуатты арттырады, бірақ фронтальды ауданға шаққанда Бетцтен артық емес; 70,000 шамасында Рейнольдс саны төменгі кішігірім ұштары тиімділігін жоғалтады; жабық қабырғаның өту жолы жоқ; - Қабырғалары желге қарай жылжиды. қалаларда үйлерге орнатылған микро турбиналар нашар жұмыс істеп жатыр.

Мүмкін (қолдау көрсетілген, бірақ бұл дизайн үшін өлшенбеген): Reynolds 45,000 үшін 0.5 м ротор, қуат коэффициенті 0.3 және ротор аумағы 0.55-ке жететін компактілі арнада; Ротордан желіге дейінгі тізбектің 75% тиімділігі 50-ден 300 Вт-қа дейінгі генераторлар мен модуль деңгейіндегі MPPT; бірінші жоба үшін орнатылған шығын шамамен $1,000/м².

Speculative (must be measured): жақын орналасқан арналардың бір- біріне қанша жоғалтатыны (10 мен 30% деп есептейміз); берілген ғимараттың үстіндегі тік бұрышта шынайы жылдамдық пен турбуленттілік; мыңдаған қырғыштардың 20 жыл бойына жел, мұз және шаңға төзімділігі; ғимаратқа жіберілген шу мен вибрация; сыммен қоршалған құбырлармен жануарлардың өзара әрекеттесуін (АҚШ-та үлкен турбиналар жылына 140,000 – 328,000 құсты өлтіреді (Loss, Will and Marra, 2013); 365-ден 988 миллионға дейін (Loss et al., 2014) шыны ғимараттар өледі; тігінен салынған төбе- жиек модульдер үшін деректер жоқ).

Көк аспанның алдында қараңғы шыны ғимараттың тік бұрышының үстінде үш дөңгелек есік, әрқайсысында жел турбинасының роторы бар.
2012 жылы Лондондағы Strata SE1 тұрғын үй кешенінің үстіне орнатылған үш жел турбинасы. Photo: Cmglee, CC BY-SA 3.0

Ненің шын болуы керек

6,5 м/с жел соғатын жердегі корона үшін электр энергиясының құны біз шеше алатын екі нәрсеге байланысты: әрбір квадрат метр фронталды аймақ қанша қуат береді және орнату құны.

Алдыңғы бетінің Cp$300 per m²$500/ м²$800/ м²1,100 $/ м²
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

Қай жерде жеңіске жетсе, қай жерде жетіспейді

Ол жеңе алады:

  • Көкжиектегі биік ғимараттар мен жағалау аймақ, күн энергиясына қосымша ретінде: үйдің төбесіндегі жел күші түнде, қыста және дауыл кезінде ең жоғары болады, өйткені онда күн панелдері аз қуат шығарады.
  • Тұғырлар қазірдің өзінде толып немесе көлеңкеленген. Корона төбені емес, оның жиегін пайдаланады және панельдермен, өсімдікпен не террассамен бәсекелеспейді.
  • Қабырғаға қосылған қуат көзі, егер кабельдер қымбат болса: сенсорлар, жарықтандыру, телекоммуникациялық жабдықтар, көпірлердегі, мачталарда және жағалау құрылыстарында орналасқан ауа райы станциялары.
  • Бар болған шектеулер: автомобиль жолдары мен теміржол шулы барьерлер, теңіз қабырғалары және көпір парапеттері, онда құрылым төленеді.
  • Көрінетіндігі мен білімі. Қалқып тұрған тақта – бұл күн панелінің жоқтығын білдіретін қоғамдық мәлімдеме; мектеп, музейлер және бірегей ғимараттар оны бағалайды.
Қысқа мачтаға орнатылған оннан астам ақ шағын жел турбиналары дүкеннің белгісі үстіндегі тегіс төбе бойымен, ағаштар артында жиналып тұр.
2011 жылы Морро-Бей, Калифорнияда екі қабатты екі жүзден астам шағын турбиналар. Роторларды үйдің төбесіне орнату оңай, бірақ оларды ақы төлеуге мәжбүрлеу қиын. Уориктегі жел сынақтарының нәтижесі осыны көрсетті. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Ол жеңе алмайды:

  • As a cheap source of bulk electricity. Үлкен жел және күн электр станцияларының кВт/сағ-қа шаққандағы құны $0.04 to $0.10; ғимаратта ештеңе жоқ.
  • Қала көшелерінің қоршауында және төменгі қабатты тұрғын үйлердің маңында, яғни шатыр биіктігінде орташа желдің жылдамдығы 4-5 м/с-тан кем болмауы керек.
  • Фасадқа тік. Роторлар қалай жасалса да, жабық қабырғада өту жоқ.

Даму жоспары және оның құны

ФазаЖұмысҚабылдауЖалпы шығынУақыт
0. Дизайн зерттеуіБлейд және арна дизайны, бір модульдің және 3x3 жиынның CFD- і, электр топологиясы, өндірушімен шығындар моделі0,2-ден жоғары фронтальды аудандағы Cp массивте мүмкін бе?$30k to $60к3 - 4 ай
1. Ауаны өткізу жолыҮш ротор, үш арна, статор қосылып- өшіріледі, содан кейін 3x3 жиынтығы; 3 - 15 м/ с, бұрылу 0 - 45°Өлшенген Cp, жиынның жоғалуы, бастау жылдамдығы, шу$60k to $120к4- ден 6 айға дейін
2. Прототип модуліГенератор, қуат беру тақтасы, жабық модуль; беріктік, мұз, жаңбыр және акустикалық сынаулар (IEC 61400- 11 әдісі)Модульдің тиімділігі мен беріктігі$50k to $100k6 ай
3. Үстірттегі пилот10- 20 модуль желге қарай, ультрадыбыстық анемометрлер не лидарлар, бір жылдық деректер, табиғат камерасыШын мәніндегі кВт/ сағ бір м²- ге, қолжетімділік, ғимараттағы шу$80k to $150к12 ай
4. Өнімдің жолыStructural and facade engineering, IEC 61400-2 design basis, UK MCS 006 or US ACP 101-1 certification, electrical and fire compliance, insuranceҮй иесі сатып ала алатын өнім$100k to $250k12- ден 18 айға дейін

0-3 фазалар шамамен $220,000 to $430,000 және екі жыл қажет. Әрбір фазаның ашық тоқтау нүктесі бар: егер жел туннелі массивте 0,2-ге жақын фронтальды Cp көрсетпесе, біз онда тоқтатып, себебін жариялаймыз.

Кім керек?

  • Аэродинамика бойынша төмен Рейнольдс және арналы ротор тәжірибесі бар, ұштарын, арнасын және статорын жобалау мен тексеру.
  • Университет немесе коммерциялық жел туннелі, сынақтарды жоспарлау және массивтермен өзара әрекеттесу модельдеу үшін CFD инженерімен.
  • Power-electronics engineer қысқа тұрақты магнит генераторлары, белсенді түзету, MPPT және көптеген модульдерден DC жинау үшін.
  • Structural and facade engineer for wind loads on the crown (EN 1991-1-4 / ASCE 7), fixings, ice and fatigue.
  • Акустика ғимаратқа жіберілген тондық шу мен вибрация үшін.
  • Urban wind specialist - бұл қалалық жел маманы, ол құрылыс басталар алдында үйдің қабырғаларының шетіндегі желді өлшеп, модельдей алады.
  • Сертификат және сәйкестік: шағын жел стандарттары (IEC 61400-2, -11, -12-1), электр және өрт кодекстері, және пилотты сақтандыруға дайын сақтандырушы.
  • Эколог - құс және бүркіт мониторингін жасау үшін.
  • Өнімнің өндірістік серіктесі инъекциялық немесе ротомольдингті бағалау үшін, дискілер мен құбырларды көлем бойынша.

Жақсы идеялар құтты болсын

Fan Wall – бұл кеңірек сұраққа берілген жауап: адамдар тұратын жерлерде бүгінгіден гөрі таза энергияны қалай өндіріп, сақтауға немесе үнемдеуге болады? Егер осы беттегі сандардың өзі сізге басқа тәсіл жақсы болар еді деп сендірсе, біз оны естігім келеді. Жұмыс істеп, жылу шығаратын күн панелі, термиялық сақтау құрылғысы, су құбырынан алынған энергия, тұрмыс қалдықтары энергиясы немесе сұранысты уақытында есептеу сияқты технологиялар көп ғимараттарға септігін тигізуі мүмкін. idea radar оларды салыстырады, және әрқайсысының өз мақалалары бар, біз мұнда қолданатындай шыншылдықпен жазылған.

Бұл ретте, бірқатар елдерде бұл мәселеге қатысты заңдар қабылданған. Бір идеяны ұсыну үшін, ол шын мәнінде энергия өндіретін жұмыс істейтін, нақты модельге ие болуы керек, оның шығарындысы аспаппен өлшеніп, талап етілмейді; сондықтан да бұл беттің соңы сурет емес, жел туннелі мен үйдің төбесіндегі пилоттық жобамен аяқталады. Қағаздағы идеялар да құпия емес: егер физика мен сандық мәліметтер дұрыс болса, оларды осы веб-сайтта жариялауға болады. Бірақ жұмыс істейтін модельсіз капиталды жинау өте қиын, және бұл жерде қаржыландыру, қайтарым немесе ұсыныс туралы уәде жоқ. Бұл бет стандартқа сай келуге тырысады: сандарды көрсетіп, сіздің қате екеніңізді дәлелдейтін нәрсені айтып, ең арзан тест ұсынады.

Ақ ультрадыбыстық анемометр, үш жұп сенсорлы қолымен, қырық бұталы орманның үстіндегі мачтада, желдің қозғалысы мен басқа аспаптармен.
An ultrasonic anemometer at Whim Moss, Scotland. Бұл ретте, әдетте, қысқаша сипаттама беріледі: «Бұл – ірі қара малдың сүті. Үйдің төбесіндегі пилот мұндай аспаппен төбеге желді тіркеп қояды. Photo: M J Richardson, CC BY-SA 2.0

Қалай көмектесе аласыз

  • Сіздің тәжірибеңізбен бөлісіңіз. Егер сіз жоғарыдағы салалардың бірінде жұмыс істесеңіз, тапсырма ұсыныңыз. Модельімізді қайта қарауға бір сағат уақытымыз болса да, өте құнды.
  • Шалғынды төбе ұсыныңыз. Теңіз жағалауындағы, таулы немесе ашық жазықтағы, төбесіне қауіпсіз шығатын биік ғимаратта пилоттық жобаны жүзеге асыруға болады. Бізге оның қайда екенін және желдің қалай соғатынын айтыңыз.
  • Шөлдеудің деректерін бөлісіңіз. Бір жыл ішінде үйдің төбесінен, көпірден немесе жағалаудағы мачтадан желді өлшеп, пилоттық нысанды таңдауға көмектеседі.
  • Математикалық есептерімізді тексеріңіз. моделі ашық. Егер қате тапсаңыз, бізге хабарлаңыз: біз оны пилоттық нұсқадан кейін емес, қазір түзетуді қалаймыз.
  • Жақсы идея ұсыныңыз. Оны қосымша беру формасы арқылы жіберіңіз, ол шешетін мәселемен, физикалық тексеруімен, кВт/сағ-қа шаққандағы шамамен шығынымен және оны дұрыс емес деп дәлелдейтін ең арзан сынаумен бірге.

Көздері

  1. Salonvaara, M., Karagiozis, A., Pazera, M. және Миллер, В. (2007). Air cavities behind claddings: what have we learned? Buildings X Conference.
  2. С., Б.Б.Сүлейменов. (1983). Рейнольдс-Лейк — Ресейдегі өзен. Annual Review of Fluid Mechanics 15, 223-239.
  3. Howey, D.A., Bansal, A. және Холмс, А.С. (2011). Электр энергиясын өндіру үшін атом электр станциялары мен турбиналық электр станцияларын пайдалануға болады. Smart Materials and Structures 20, 085021.
  4. Ұлы - К., қызы - Ж. (2003). Сенсорлық-эмоционалды. Proceedings of IEEE Sensors 2003, 22-25.
  5. Ньюман, Б.Г. (1986). Турбинаның жұмыс принципі – турбиналық қозғалтқыш. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 24, 215-225.
  6. А., Қазақ энциклопедиясы, Н. (2026). Wind Energy Science 11, 2037-2051, including a review of measured dual-rotor gains.
  7. Li, Q., Öztürk, K., Ragni, D. және т. б. (2017). Процессорлық және функционалдық жүйелер үшін программалау тілдерінің жиынтығы. AIAA 2017-3571.
  8. Оның ішінде, А., Т. (2010). Электр энергиясын өндіру үшін атом электр станциялары мен гидроэлектростанциялар қолданылады. Energies 3(4), 634-649.
  9. Ұлыбритания (2007). Бұл теорияның негізгі екі аспектісі бар: эксперименттік және теоремалық. Journal of Physics: Conference Series 75, 012010.
  10. Жұбанов, П. (2017). Kiwi pension fund loses $50 million in Ogin ducted turbine fiasco.
  11. Жұмабаев, С.Мұқанов, М. (1998). Горизонтальды және вертикальды турбиналар. Journal of Solar Energy Engineering 120(2), 108-114.
  12. А., Қазақ энциклопедиясы, Т. және Прия, С. (2013). Электр энергиясын өндірудің негізгі көзі — жел (электр энергиясы). Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 116, 21-31.
  13. С., А., В., Л., М., Ф., Т. (2024). Бұл ретте, атомның ядролық энергиясы мен оның массасы арасындағы байланыстың заңы (Кюри заңы) қолданылады. Wind Energy Science 9, 1547-1575.
  14. Richmond-Navarro, G., Uchida, T. және Кальдерон- Муньос, В.Р. (2022). Турбинаның жұмысы турбуленттік қозғалыс жағдайында жүреді. Wind Engineering 46, 518-528.
  15. Мертенс, С. (2006). Жердің атмосферасы. PhD thesis, TU Delft (after Mertens, 2003, Wind Engineering 27(6)).
  16. КСРО-ның халық әртісі (2009). Warwick Wind Trials final report.
  17. Pacific Northwest National Laboratory (2025, 2026). Басқа да ақпараттар.
  18. US Department of Energy and NREL (2025). Күн фотоэлектрлік жүйесінің бағасы, 2025 жылғы 1-тоқсан: коммерциялық үйдің төбесі $1.95 to $1,98 мың адам.
  19. Lazard (June 2026). Энергияның деңгейленген құны+, нұсқасы 19.
  20. US Energy Information Administration (2025). Сектор бойынша электр энергиясының орташа бағасы, 2024; Eurostat, Electricity price statistics.
  21. Ұлы: С., қызы: Т., ұлы: А. (2013). Америкалық метеорологиялық ұйымның мәліметтері бойынша, бұл аймақтағы ең суық ай. Biological Conservation 168, 201-209.
  22. Ұлы: С., қызы: А., ұлы: Т., немерелері: С., Т. (2014). Америка Құрама Штаттарында ірі қалалардың бірі. The Condor 116(1), 8-23.
  23. Grant, A., Johnstone, C. Келли (2008). Турбиналық электр станциясы — турбиналармен жұмыс істейтін электр стансасы. Renewable Energy 33(6), 1157-1163. Біз осыған байланысты тағы бір идеяны да сынап көреміз: фасад пен төбе арасындағы қысым айырмашылығы арқылы парапет арқылы арналар.