Бул сайттагы айрым тилдер машинедик которулган жана каталарды камтышы мүмкүн. Аны жакшыртууга жардам берүү Оригинал англис тилинде
Оффшордук шамал турбиналары гүлдүү жана кызыл түстөгү күн баткан асманда турат, Күн карама көк деңиздин үстүндө горизонтто.
Ачык изилдөө

Фен дубалы

Биз бир имаратты шамалдан электр энергиясын өндүрө турган компьютердик вентиляция менен жабууну чечтик. Физика бул версияга каршы чыкты. Ал ошондой эле жакшыраак вариантты көрсөттү. Бул жерде бардык математика, эмне далилденген, эмне далилденбеген жана аны аныктоо үчүн эмне керек.

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

Сиз көргөн ар бир шамал турбинасы бир эле логикага ылайык иштейт: мүмкүн болушунча чоң жана бийик ротор. Бул мыкты иштейт, бирок ага крандар, ачык жер жана көп жыл бою уруксаттар керек. Биздин сурообуз дал ушул. Көпчүлүк чакан роторлор шаарлар бар жерлерге орнотулуп, алар электр энергиясын акылга сыярлык баада өндүрө алабы? Fan Wall идеясы алгач Local Solar System Foundation тарабынан 2020-жылы сунушталган; бул бет анын ачык, жаңыртылган модели.

Бул барак идеяны каржылап, иштеп чыгып же текшерип көрүүгө кызыккан адамдар үчүн жазылган. Бул сатуу брошюрасы эмес. Биз биринчи дизайныбыз үчүн сандарды иштетип, анын эмнеге жарабай жатканын таап, аны кайра иштеп чыгып, сандарды дагы бир жолу иштеттик. Кыскача айтканда: компьютердик вентиляциянын дубалынын фасады иштей албайт, чоң роторлор менен жабылган крандын корону шамалдуу чатырдын четине орнотулса чыныгы электр энергиясын өндүрө алат, жана биз бир нече нерсени текшерип көрсөк жакшы натыйжа берет деп ойлосок, анда бул күн панелдеринен баасы жагынан артыкчылыкка ээ болбойт. Төмөндө көрсөтүлгөн ар бир сүрөт биздин ачык моделден алынган (код, маалымат).

2.2%шамалдын ылдамдыгынын, эң көп дегенде, бир бөлүгү жабык фасадга орнотулган вентиляторлор аркылуу өтүшү мүмкүн: аба эч жакка кете албайт
159 kWhm² жылына 6.5 м/с шамалдын күчү менен жакшыртылган короодон (орто; диапазону 43-509)
225 kWhбир м² жылына бир эле имараттын (централдык) чатырындагы күн панелдеринен
$0.84бир кВт/саат үчүн жакшыртылган корона, борбордук случай, шамалдуу сайт (диапазон $0.14 to $6.30); панель: $0.19

Версия 1, жана эмне үчүн ал иштебейт

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. Бул абдан жакшы сүрөт. Ал үч себеп менен ишке ашпай калды, алар маанилүүлүк боюнча тизмектелип турат.

Версия 1дин фронталдык бийиктиги, узундугу 40 метр жана бийиктиги 15 кабат, кичинекей вентиляторлор менен жабылган, масштаб үчүн адам жана автобус.
Версия 1: 1800 м² фасаддын 120 мм вентиляциясы менен жабылышы. Local Solar System Foundation concept drawing.

1. Аба жабык дубал аркылуу өтпөйт. Турбина аны аралап өткөн абадан энергия алат. Ал эми алардын ичинен эң көп таралганы — деңиз, суу жана аба аркылуу жугат. Эгерде ар бир вентилятордун артында 30 см аралык болсо да, ал эми бурчтары жана үстүнкү бөлүгү ачык болсо, анда континуум катуу чектөөлөрдү коёт: 1800 м² аянтка кирген бардык аба шамалдын ылдамдыгынын 2.2% гана болгондо гана 39 м² аралыктан чыгып кете алат. Жөндөмдүүлүк куб ылдамдыгы менен барабар, ошондуктан дубал 0.01% дан төмөн болуп калат, ал эми ошол эле вентиляторлор эркин турганда эмне кылышат. 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). Аны көрүү үчүн жогорудагы 3D моделди версиясы 1ге өзгөртүңүз: шамалдын сызыктары дубалдан токтоп, алыстап кетет.

Жер алдындагы бөлүм: шамал жабык фасадда токтоп, модулдардын корону жайгашкан чатырдын четине чейин көтөрүлөт.
Атмосфера өтүп кете турган жер. Концепциялык сүрөт, модель версиясы 2.

**2. 120 мм. узундуктагы вентыль лезвиясынын кордунун узундугу болжол менен 2 см. Ал жердеги аба Рейнольдс саны 10,000ге жакын кыймылдайт, бул режимде канаттар көбүнчө өздөрү көтөрүп-сүрөтүүнү жоготушат: жылмакай аэрофоилдер “бир чоңдуктун буйругудан да көп” жакшырат жана Рейнольдс саны 70,000ден жогору (Lissaman, 1983). Сантиметрдик масштабдагы турбиналар 9% кубаттуулук коэффициентине жетишет (Howey, Bansal and Holmes, 2011); 10 см компьютердик-вентилятордук ротор турбина катары колдонулганда 5 м/с ылдамдыкта 28 мВт энергияны берет, бул шамалдын күчүнүн болжол менен 4% түзөт (Federspiel and Chen, 2003). Компьютердик вентиляторлор абаны ыргытуу үчүн жасалган, ал эми ага ыргытылбай тургандай.

Алты квадраттык кара 80 мм компьютердик вентилятор, кабелдери жана колтутум коргоочулары менен, ак фонда.
Стандарттуу 80 мм компьютердик вентилятор. 1-версияда бир фасадга 110,000 120 ммлик жакын туугандары бар деп эсептелген. Photo: cappie2000 (public domain)

**3. Бир нече миңдеген кичинекей генераторлор алар жасаган аз нерсени сарптай беришет. ** Бир нече вольтто ваттын бир бөлүгүн жеткирүүчү вентилятор мотору диоддук түзөткүчтө 10-40% жоготуп алат. Биздин борбордук эсептөөбүз боюнча, вентилден электр тармагына чейинки бардык өнөр жайдын үлүшү 54% түзөт.

Even ignoring the first reason entirely (a free-standing wall of fans), version 1 would cost about $4.20 per kWh on a windy coast and $18 in a city, twenty to a hundred times the price of rooftop solar.

Сыяктуу физикалык чектөөлөр

Жерди шамал менен өтүп кеткен кубаттуулук A бул P = ½ ρ A v³, абанын нымдуулугу менен ρ = 1.225 kg/m³. Кубо бардык нерсе: 6 м/с ылдамдыкта бир квадрат метр 132 Вт, 12 м/с ылдамдыкта 1058 Вт энергияны алып жүрөт. Averaged over a year, a city roof with a 4 m/s mean wind offers about 75 W per m²; an exposed coast at 6.5 m/s about 321 W per m².

Бецтин чеги. Ачык ротор өзүнүн аймагы аркылуу агып жаткан күчтүн 16/27 ≈ 59.3%ден ашык бөлүгүн чыгара албайт, анткени аба жолдон чыгып кетиши керек.

Эки ротордун кошуп бере ала турган күчү. Эки сериялуу ротор (реактивдүү кыймылдаткычтын баскычтары сыяктуу) бир ротордун аянты аркылуу эң көп 16/25 = 64% кубаттуулукка жетүүсү мүмкүн, жана чексиз көп болсо да 2/3 гана (Newman, 1986). Реактивдүү кыймылдаткычтар бирин-бири кайталайт, анткени алар абаны чектелген өзөк аркылуу өтө чоң басым менен айдашат. Акысыз шамал мындай басымды сунуш кылбайт: ар бир кошумча баскыч абаны дагы эле жайлатат, жана жай аба түзүлүштүн айланасына чачырайт. Контра-ротативдик шамал роторлорунун өлчөнгөн пайдалары 0ден 60%га чейин, бирок жакшы контролдонгон акыркы сыноолор 2ден 10% (Adema et al., 2026 review) болуп саналат.

Статордун лопаткалары эмнени кошо алат. Ротор абаны айлантып, ал айланганда энергия жоголот. Кичине роторлордун төмөнкү чен-тездиктин ортосундагы мамиледе жоготуу чоң: идеалдуу Глауэрт ротору 0,42ге жетет чен-тездиктин ортосундагы мамиле 1 болсо, 0,51ге жетет 2 болсо жана 0,57ге жетет 5 болсо. Ротордун артында орнотулган фиксацияланган жалбырактар анын бир бөлүгүн калыбына келтире алат. Бул шамал турбинасы үчүн эч ким өлчөгөн эмес; авиациялык пропеллерде мындай лопаткалар берилген 2ден 5ке чейин (2017-жыл).

Каналдын кошуп бере турган нерселери. Плоский канал (Кюсю университетинин “ветровая линза”) ротордун артында басымды төмөндөтүп, андан көбүрөөк абаны тартып алат. Аэродинамикалык туннелде тестирлөөдө компакттуу брейндүү диффузор күч коэффициентин 0,37ден 0,7 жана 0,88ге чейин көтөрдү, ротордун аянтына карата, бирок жалпы брейнге карата гана 0,48ден 0,54ге чейин (Ohya and Karasudani, 2010). Бул жердеги көйгөй: бир квадрат метр фронталь аянты үчүн, каналдар эч качан Бетц чекитинен ашып кетпеген, “практикада кубаттуулуктун өсүү коэффициенттери 3дөн жогору эч качан жетишилген эмес”, жана каналдуу турбиналар “50 жылдан ашык убакытка ээ болгон. Бирок, ал эч кандай коммерциялык ийгиликке жетише алган жок.van Bussel, 2007). Эң кымбат жаңы аракет, FloDesign / Ogin, анын турбиналарын алты ай ичинде алып салууга жана 2017-жылы ликвидацияланды (Gipe, 2017).

![Беш кичинекей шамал турбинасы бийик ак устундарда, ар бир роторду тегерек дөңгөлөк курчап турат, булуттар менен капталган асмандын алдында.](../../../assets/initiatives/wind-lens-kyushu.jpg “Кюсю университетинин Ито кампусундагы шамал-линзалуу турбиналар, Япония: ар бир ротор тегерек дөңгөлөктүн ичинде айланат, бул идеяны биздин модулдун каналы да өзүнө алган. Фото: “Сырдуу торт”, CC BY-SA 3.0”)

Рейнольдс санына жараша өлчөм маанилүү. Биз ар бир өлчөмдө эң мыкты мүмкүн болгон роторду эсептедик, бул үчүн биз кыймылдаткыч элементинин моделин колдондук (Глауерттин оптимуму, анын ичинде айлануу, учуу жана концентратордун жоготуулары, Рейнольдс саны менен төмөндөгөн көтөрүү-сүрөтүү коэффициенти, мисалы, Selig’s SG6043):

Ротордун диаметриКөлөмдөр, чен-тездиктин катышыРейнольдс саны (радиусу 75%)Дизайн
4 см8, 1.254,5000.23
12 см (компьютердик вентилятор)8, 1.512,0000.29
25 см8, 2.020,0000.36
50 см (жаңыланган модуль)6-ден 7-ге чейин, 2.543,0000.39ден 0.40га
1 м6, 3.074,0000.42
7 м (кичине турбина)8, 4.5265,0000.49

Бул - чыныгы жоготуулардан мурда, атайын жасалган лезвиялар үчүн чектөөлөр. Проверка катары, 39 см портативдик турбина 0.32 өлчөмдө өлчөнгөн, ал эми биздин модель бул өлчөм үчүн болжол менен 0.39 (Kishore, Coudron and Priya, 2013): ошондуктан биз биринчи аппараттык камсыздоо дизайндын маанисинин 65-90% га жетет деп эсептейбиз, жана сантиметр роторлору үчүн алда канча аз, анда ламиналдык бөлүштүрүүнү доминанттуу.

Ат туннели ичиндеги ичке баштыкта жайгашкан кичинекей үч-бөлмөлүү моделдик шамал турбинасы, моторлор менен кыймылдатылган металлдык клапандардын чоң челеги алдында.
Германиянын Олденбург университетинин аба туннелиндөгү модельдик шамал турбинасы, мотор менен кыймылдатылган клапандардын активдүү челеги алдында, бул абаны контролдолгон турбуленттик абалга келтирет. Phase 1 of our roadmap is a test of this kind. Photo: Schottler, Reinke, Hölling, Whale, Peinke and Hölling, CC BY 3.0

Ветер направления. Фиксированный модуль использует только ту часть ветра, которая дует в него. Power falls roughly with the cube of the misalignment angle for open rotors and more gently for ducts (Tamaro et al., 2024; Richmond-Navarro et al., 2022). Эгерде шамал күчтүү болсо, анда ага караган модуль ылдыйда калат 47% дайыма туураланган ротор алган энергиянын көлөмү. Версия 1 100% деп эсептелет.

Жаңы дизайн: абага карай ачылган чатырдын четинде короо

Эгерде жогорудагыларды эске алсак, дизайн өзү эле жазылып калат: Рейнольдс саны жакшы болгон чоң роторлор, аларды коргоп жана тездете турган каналдар, аба өтүүчү жерде эркин жайгашкан, кыймыл күчтүү болгон имараттын үстүндөгү жеринде басымдуу шамалга каршы. Бул жер чатырдын чети. Фасадга тийген аба көтөрүлүп, жээкке бурулуп; асманга карай жылган чатырдын четинен шамалдын ылдамдыгы 1.06-1.25 эсеге жогору болот, бирок ал чекиттен түшкөн шамалдын ылдамдыгы 0.38 эсеге төмөн (Mertens, 2006).

Ар бир модулдун аянты 725 мм: 0,5 м узундуктагы жети тиштүү ротор, компакттуу вент-линза каналы, беш статордун жалбырагы, алар кээ бир спиралдык кыймылдарды кайтарып, 50-300 Вт генераторду алып жүрөт, коррозияга каршы коргоочу желим жана максималдуу кубаттуулук-пункттук көзөмөлдөөчү бир бекитилген электрдик платка. Two rows make a 1.45 m tall crown on steel rails above the parapet. Бир адам модулду алып чыгып, аны алмаштыра алат.

Учурдагы модулдун бөлүгүнүн сүрөтү: коргонуу mesh, жети-бөлмөлүү ротор, каналы менен плоский бремя, статордун венчиков жана генератор под, өлчөмдөрү менен.
Учурдагы модуль. Концепциялык сүрөт, модель версиясы 2.

Көлөмдөр аныкталбайт. Модел аларды Рейнольдс саны үчүн дизайн кылат, алар чындыгында көрө алышат, болжол менен 45000 6 м / с: корд 62 мм тамырдын жанында 36 ммге чейин созулуп, 38 ° -дан 10 ° га чейин бурулуп, дизайндын тездиги 2.5. 6 м/с ылдамдыкта ротор 700 айлануу мүнөтүнө чейин айланат; анын учу 10 м/с шамалдын шартында 30 м/с ылдамдыкта кыймылдайт, бул чоң турбинанын учундагы 79 м/с ылдамдыктын жарымын түзөт.

Лезвие планформы и таблица корд, крутящего момента, Рейнольдс числа и коэффициента подъем-стягивание в семи радиусах.
Blade chord and twist from the blade-element momentum model.

Чыныгы сан

Бир квадрат метр фронталдык аянт - бул салыштыруунун адилеттүү жолу: фасад, чатыр жана автоунаа тосмосу бир нерсе үчүн күрөшөт, шамалга караган бет. Централдык маанилер, модель маалыматтарында толук пессимисттик-оптимисттик диапазону менен. Энергиянын курамына шамалдын багыты, турбуленттүүлүк (5-15% жоготуу) жана жеткиликтүүлүгү (92-97%) кирет. Энергиянын баасы: 20 жыл, реалдуу дисконттук ставкасы 7%, тейлөө чыгымдары жылына инвестициянын 2-5% түзөт.

ДизайнФронталдык аймакты сүрөттөөкВт/саат бир м² үчүн жылына, шамалдуу жай / шаарЖөндөмдүүлүк коэффициенти, шамалдуу / шаарБир м² үчүн орнотуу наркыКВт/саат үчүн чыгым, шамалдуу / шаар$0.19/кВт·ч
A. Версия 1, стандартный 120 мм вентилятор (самостоятельный)0.04523 / 55.2% / 1.2%$765$4.21 / $18.0эч качан
A2. Өзгөчө 120 мм роторлор0.08945 / 115.2% / 1.2%$805$2.23 / $9.45эч качан
B0. 0.5 m open rotors, crown0.148125 / 349.3% / 2.5%$1,192$1.19 / $4.37эч качан
B. Улучшено: 0,5 м канализовано, статор, корона0.164159 / 4310.7% / 2.9%$1,074$0.84 / $3.10эч качан (эң мыкты сценарий: 4,5 жыл шамалдуу)
B2. As B plus a counter-rotating rotor0.174168 / 4610.7% / 2.9%$1,245$0.92 / $3.40эч качан
B3. B - өзүнчө турган тосмо0.164128 / 328.6% / 2.2%$944$0.92 / $3.66эч качан
Күн энергиясы, бир эле имарат22512%$410$0.1910.6 years
Түштүк фасаддагы күн1397.6%$630$0.4731 жыл
10 кВт турбина, 7 м ротор, 18-30 м бийиктиктеги мачтаРотордо 0.3531,600 / 10,300 kWh per turbine36% / 12%$8,910 per kW$0.35 / $1.0827 жыл шамалдуу

Таблицанын мазмуну:

  • Канал өзүнүн ордуна татыктуу. Бир фронталдык м² үчүн, каналдуу модулдар (B) ачык абада (B0) бирдей роторлорду 10-30%га жеңип чыгышат, негизинен алар шамалдын багытына жакшы чыдайт. Алар өздөрүнүн ысымдарын, аталыштарын жана башка маалыматтарын жашыруун сакташат.
  • Экинчи ротор төлөнбөйт. Ал 6% энергияны кошуп, 16% көбүрөөк чыгымга алып келет. Реактивдүү двигатель стилиндеги көп баскычтуу ветер модулу физикалык чектөөлөр менен, амбициялык чектөөлөр менен эмес.
  • Только ветровые модули платят. Крыша вокруг короны получает только 55% за модуль по сравнению с ветровым боком, потому что другие стороны чаще всего обращены от преобладающего ветра. Биздин референттик имаратта (40 × 20 м, бийиктиги 45 м) акылдуу короо гана шамал тарапта: 60 м², болжол менен $64,000, шамалдуу жерде жылына 9,500 кВт/саат, шаарда 2,600. Ошол эле акчага жылуулук панелдерин сатып алуу үчүн жылына 155 м² панелдерди сатып алууга болот, бул 35,000 кВт/саат энергияны берет.
  • Шаарларда ал атаандашууга жөндөмсүз. Жаңы курулган микро-желдик станциялардын начар көрсөткүчү бар: Warwick Wind Trials сынагында 26 турбинанын орточо кубаттуулугу 0,85% (Encraft, 2009), жана Лондондун Strata Tower курулушунда орнотулган үч турбина ызы-чуу жана вибрациядан улам өчүрүлгөн.

Масштаб боюнча, АКШнын чакан шамал флоту 14-16% кубаттуулук факторун жана $6,680 to $9,630 кВт орнотулган 2024 жана 2025 (PNNL Distributed Wind отчеттору). Биздин ГЭСтер бир кВт электр энергиясын өндүрүү үчүн 6300 доллардан төлөйт, бул да болсо чыгымдын болжолдуу баасы фантазия эместигин көрсөтөт.

Жердин үстүндөгү жашыл асманга карай бийик устундун үстүндө жайгашкан сары жалбырактуу үч лопаткалуу кичинекей ветряная турбина.
Орегон штатындагы Портленд шаарынын компосттоо жайында жайгашкан устундун үстүндө жайгашкан кичинекей Берги Эксел ветряная турбинасы. Бул сыяктуу бийик мачтадагы кичинекей турбиналар таблицанын акыркы сапында жайгашкан. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Эмне далилденген, ишенимдүү жана спекулятивдүү

Текшерилген (китеп же өлчөө): шамалдын күчү жана Бетс чекити; эки ротор үчүн 16/25 чеги; каналдар бир ротордук аянтка кубаттуулукту жогорулатат, бирок фронталдык аянт боюнча Бетстен ашык эмес; Рейнольдс сандары 70,000ден төмөн болгон кичинекей лопаткалар натыйжалуулугун жоготот; жабык дубалдын эч кандай агымы жок; чатырлардын четтери абанын агымын тездетет; шаарларда имараттарга орнотулган микротурбиналар начар иштешет.

Плагиабилитабельный (поддерживаемый, но не измеренный для этого дизайна): 0.5 м ротор, разработанный для Reynolds 45,000, достигающий коэффициента мощности около 0.3 на открытом и 0.55 на роторном участке в компактном бриме канала; 75% цепи эффективности от ротора к решетке с 50 до 300 Вт генераторами и модуль-уровневым MPPT; установленная стоимость приблизительно $1,000 за м² для первого проекта.

Спекулятивдүү (өлчөнөт): биринин артынан бири жайгашкан каналдар канчалык жоготуп алышат (биз 10-30% деп эсептейбиз); берилген имараттын короосунда чыныгы ылдамдык жана турбуленттик; миңдеген подшипниктердин 20 жылдан ашык убакытка чейинки туруктуулугу, муз жана пыль; имаратка өтүп жаткан үн жана вибрация; жабылган каналдар менен жандыктардын өз ара аракеттениши (чоң турбиналар АКШда жылына болжол менен 140,000ден 328,000ге чейинки куштарды өлтүрөт (Loss, Will and Marra, 2013); шыбак имараттар 365тен 988 миллионго чейинкилерди өлтүрөт (Loss et al., 2014); эч кимде жабылган чатыр-эскич модулдары боюнча маалыматтар жок.

Көк асмандын алдында кара айнектен жасалган бийик имараттын үстүндө үч бурчтуу ачылыш, ар биринде шамал турбинасынын ротору.
Лондондогу Strata SE1 турак жай курулушунун үстүнө 2012-жылы орнотулган үч шамал турбинасы. Photo: Cmglee, CC BY-SA 3.0

Кайсы бир нерсе чын болушу керек

6,5 м/с ылдамдыктагы шамалдын күчөгөн жеринде орнотулган короонун электр энергиясынын баасы эки нерсеге жараша болот: фронталдык аянттын ар бир квадрат метри канча кубаттуулук берет жана аны орнотуу канчага турат.

Фронталдык аймакты сүрөттөө300 $/м²$500 бир м²800 $/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

Кайсы жерде жеңиши мүмкүн, кайсы жерде жеңиши мүмкүн эмес

Ал жеңиши мүмкүн:

  • Ветерные высокие здания и прибрежные объекты, как дополнение к солнечной энергии: ветер на крыше дома пикирует ночью, зимой и во время шторма, когда солнечные панели производят мало электроэнергии.
  • Таштын үстүндөгү аянт толуп же көлөкөдө. Корона устундун четин колдонот, бирок анын үстүнкү аянтын эмес, ошондой эле панелдер, өсүмдүктөр же террасалар менен атаандашпайт.
  • Кабельдер кымбат болгон учурдагы электр энергиясы: сенсорлор, жарык берүүчү жабдуулар, телекоммуникациялык жабдуулар, көпүрөлөрдө, мачталарда жана жээктеги имараттарда аба-ырайын байкоо станциялары.
  • Алдыда бар тосмолор: автожолдор жана темир жолдордун шумдуктуу тосмолору, деңиз дубалдары жана көпүрөнүн парапеттери, бул жерде структура үчүн төлөнөт.
  • Көрүнүп туруучу жана билимдүү. Жүргүзүлгөн корона бул коомдук билдирүү, күн панели эмес; мектептер, музейлер жана тарыхый имараттар аны баалашат.
Кыска мачтадагы бир нече кичинекей ак шамал турбиналары дүкөндүн баракчасынын үстүндөгү тик бурчтуу чатырдын үстүндө, анын артында дарактардын арасында топтолуп турат.
2011-жылы Калифорния штатындагы Морро Бэйде эки чатырда жайгашкан бир нече кичинекей шамал турбиналары. Роторлорду чатырга орнотуу оңой; аларды ишке ашыруу кыйын, Уорик ветровой сыноолору көрсөткөндөй. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Ал жеңе албайт:

  • Электр энергиясынын кымбат булагы катары. Жергиликтүү жана эл аралык уюмдар $0.04 to $0,10 кВт/саат; эч нерсе имаратта жакын келбейт.
  • Шаардын корголгон көчөлөрүндө жана төмөн кабаттуу конуштарда, алардын чатырынын бийиктиги шамалдын орточо ылдамдыгынан 4-5 м/с төмөн болсо.
  • Фасадга жайгаштыруу. Роторлор кандайча жасалса да, жабык дубалдын өтүүсү жок.

Өнүктүрүү планы жана анын баасы

ФазаИшБул чечимди ишке киргизетБаасыУбакыт
0. Design studyBlade жана duct дизайны, бир модулдун жана 3 × 3 масивинин CFD, электр топологиясы, өндүрүүчү менен чыгым моделдериМассивде 0.2ден жогору фронталдык аянттагы Cp болушу мүмкүнбү?$30k to $60к3-4 ай
1. Wind tunnelҮч ротор, үч канал, статорду күйгүзүп-күйгүзбөө, андан кийин 3×3 масив; 3—15 м/с, бурмалоо 0—45°Изилдөөнүн Cp, массивдин жоготуулары, башталыш ылдамдыгы, ызы-чуу$60k to $120к4-6 ай
2. Prototype moduleГенератор, кубаттоо платасы, жабык модуль; чыдамкайлык, муз, жаан жана акустикалык сыноолорду (IEC 61400-11 методу)Модулдун эффективдүүлүгү жана туруктуулугу$50k to $100к6 ай
3. Руфтоп пилот10-20 модуль шамалдын багытына карай, ультраүн анемометрлери же лидарлар, бир жыл ичиндеги маалыматтар, жаныбарлардын сүрөттөрүМ² үчүн фактылык кВт/саат, жеткиликтүүлүк, имараттагы ызы-чуу$80k to $150к12 ай
4. Продукттун жолуСтруктурдук жана фасаддык инженерия, IEC 61400-2 дизайн негизи, UK MCS 006 же US ACP 101-1 сертификаты, электр жана өрт коопсуздугу, камсыздандырууКурулуш ээси сатып ала турган продукт$100k to $250к12-ден 18-айга чейин

0-3 фазалар үчүн болжол менен $220,000 to $430,000 жана эки жыл керек. Ар бир фазанын ачык токтоо пункту бар: эгерде аба туннели 0.2ге жакын фронталдык Cp көрсөтпөсө, анда биз токтоп, эмне үчүн экенин жарыялайбыз.

Бизге ким керек

  • Аэродинамика боюнча төмөнкү Рейнольдс жана каналдуу ротор тажрыйбасы бар, лопаткаларды, каналды жана статорду долбоорлоо жана текшерүү үчүн.
  • Университет же коммерциялык аба туннели, тесттерди пландаштыруу жана масивдин өз ара аракеттенүүсүн моделдөө үчүн CFD инженери менен.
  • Электротехникалык инженер кичинекей туруктуу магнит генераторлору, активдүү ректификация, MPPT жана DC чогултуу үчүн көптөгөн модулдардан.
  • Структуралык жана фасаддык инженер короонун шамал жүктөрү үчүн (EN 1991-1-4 / ASCE 7), бекемдөө, муз жана чарчоо.
  • Акустика - имаратка жеткирилген тоналдык ызы-чуу жана вибрациялар үчүн.
  • Урбан ветротехники, который измеряет и моделирует ветер на потенциальных крышах до того, как что-либо будет построено.
  • Сертификат жана шайкештик: чакан шамал стандарттары (IEC 61400-2, -11, -12-1), электрдик жана өрт коопсуздугу боюнча кодекстер, ошондой эле пилотту камсыздоого даяр болгон камсыздандыруу компаниясы.
  • Экологиялык курт-кумурскалар мониторингин түзүү үчүн.
  • Manufacturing partner in injection molding or rotomoulding to price blades and ducts at volume.

Болгону жакшы идеялар кабыл алынат

“Фен дубалы” - бул кеңири суроонун бир жообу: адамдар жашаган жерлер бүгүнкү күндө колдонгон энергиядан көбүрөөк таза энергияны кантип өндүрүп, сактап же үнөмдөсө болот? Эгерде бул баракчадагы сандардын негизинде сиз башка ыкма жакшыраак болоруна ишенсеңиз, биз аны угуп көргүбүз келет. Жарыкты да жаратуучу күн панелдери, термикалык сактоочу жайлар, суу түтүктөрүнөн алынган энергия, эскирген жылуулук же талаптын акылдуу убакыты көп имараттарда шамалдын канын төгүп койсо болот. idea radar аларды салыштырат, ар биринин өз макаласы бар, биз бул жерде колдонгондой эле чынчылдык менен жазылган.

Фонддун айрым мүчөлөрүнүн алардын сунушун угуп жаткан адамдары болушу мүмкүн. Бир идеяны ишке ашыруу үчүн, ага иштөөчү, чыныгы жашоодогу, энергияны өндүргөн модель керек, анын чыгарылышы аспап менен өлчөнөт, бирок аны талап кылбайт; дал ушул себептен бул баракча сүрөттүн ордуна аба туннели жана чатырдагы пилот менен аяктайт. Эгерде физика жана сандардын ортосундагы байланыш чын болсо, анда биз аларды бул жердеги веб-сайтта жарыялай алабыз. Бирок иштөөчү моделсиз капиталды чогултуу өтө кыйын, жана бул жерде эч нерсе финансылоо, киреше же ишке киргизүү жөнүндө убадалардын бири да жок. Бул стандарт бул барактын аткарууга аракет кылганы: сандарды көрсөтүү, сиздин туура эмес экениңизди далилдөө үчүн эмне керектигин айтуу жана эң арзан тестти сунуштоо.

A white ultrasonic anemometer with three pairs of sensor arms on a mast above heather moorland, with a wind vane and other instruments above it.
An ultrasonic anemometer at Whim Moss, Scotland. Бул аспап шамалдын ылдамдыгын жана багытын үн импульстары менен өлчөйт, кыймылдабаган бөлүгү жок. Үйдүн үстүндөгү пилот бул сыяктуу аспаптарды колдонуп, короонун үстүндө шамалдын ылдамдыгын каттайт. Фото: М.Ж. Photo: M J Richardson, CC BY-SA 2.0

Кантип жардам бере аласыз

  • Экспертизаны алып келүү. Эгерде сиз жогорудагылардын бирин аткарсаңыз, анда талап коюңуз. Биздин моделди бир саат карап чыгуу да баалуу.
  • Жол менен жете турган чатырды сунуштаңыз. Пилоттук станцияны коопсуз чатырга ээ болгон бийик имаратта, тегеректе же ачык аянтта орнотуу мүмкүн. Бизге анын жайгашкан жерин жана шамалдын кандай багытта сокконун айтыңыз.
  • Ветер данных. Ветер измерений с крыши, моста или береговой мачты за год помогает нам выбрать пилотный сайт.
  • Математиканы текшериңиз. Модель ачык. Эгерде сиз ката тапсаңыз, бизге кабарлаңыз: биз аны азыр оңдоп койсоңуз жакшы болот эле, пилоттук версиядан кийин эмес.
  • Жакшы идеяны сунуштаңыз. Аны маалымат берүү формасы аркылуу жөнөтүңүз, ал чечкен маселени, физикалык текшерүүнү, кВт/саат үчүн болжолдуу чыгымды жана аны туура эмес экенин далилдей турган эң арзан тестти көрсөтүңүз.

Булактар

  1. А., Карасаев А., Кулматова М., Мамбеталиев А. (2007). Кладингдердин артында аба куюлуунун жоктугу: биз эмнени үйрөндүк? Buildings X Conference.
  2. Лиссаман, П.Б.С. (1983). Рейнольдс-номердүү аэрофиль. Annual Review of Fluid Mechanics 15, 223-239.
  3. А., А.А., А.А., А.А., А.А. (2011). Энергияны өндүрүү үчүн сантиметрдик масштабдагы капталган ветряная турбинанын дизайны жана иштеши. 20, 085021.
  4. Federspiel, C.C. and Chen, J. (2003). Сенсордук система. Proceedings of IEEE Sensors 2003, 22-25.
  5. Ньюман, Б.Г. (1986). Ветряные турбины. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 24, 215-225.
  6. Adema, N. et al. (2026). Wind Energy Science 11, 2037-2051, анын ичинде өлчөнгөн эки ротордук пайданын талдоосу.
  7. А., К., Ж., С., Д., И., М. (2017). Пропеллердик кыймылдаткыч системалар үчүн спиралдык кайра иштетүү лопаткаларынын дизайны жана эксперименталдык тастыкталышы. AIAA 2017-3571.
  8. О., Карасаев А. (2010). Ветер-линза технологиясы менен жогорку кубаттуулукту өндүрүү үчүн капталган ветер турбинасы. Energies 3(4), 634-649.
  9. ван Буссел, Г.Дж.В. (2007). Ал эми илимий-техникалык прогресс менен бирге, экономикалык теориялар да өнүгүп жатат. Journal of Physics: Conference Series 75, 012010.
  10. Ж., П. (2017). Киев пенсиялык фонду 50 миллион доллар жоготот Огин канализациялык турбина фиаско.
  11. Ж., С., М. (1998). Горизонталдык осу бар ветряные турбины. Journal of Solar Energy Engineering 120(2), 108-114.
  12. Kishore, R.A., Coudron, T. and Priya, S. (2013). Электр энергиясын өндүрүү үчүн ветряная турбина колдонулат. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 116, 21-31.
  13. Tamaro, S., Campagnolo, F. and Bottasso, C.L. (2024). Азыркы учурдагы экономикалык жана саясий системанын негизи — капитализм. Wind Energy Science 9, 1547-1575.
  14. Ричмонд-Наварро, Г., Учида, Т. жана Кальдерон-Муньос, В.Р. (2022). Турбинанын иштеши турбуленттүү аба агымында жүргүзүлөт. Wind Engineering 46, 518-528.
  15. Мертенс, С. (2006). Жер астындагы суулар: деңиздердин жана көлдөрдүн гидроэнергетикалык ресурстары. PhD thesis, TU Delft (after Mertens, 2003, Wind Engineering 27(6)).
  16. Кыргыз Республикасынын эл артисти (2009). Warwick Wind Trials final report
  17. Pacific Northwest National Laboratory (2025, 2026). Ветердик рыногундагы маалыматтарды жана технологиялык жаңыртууларды таратуу.
  18. US Department of Energy and NREL (2025). Күн фотоэлектрдик системасынын баасы, Q1 2025: коммерциялык имараттын үстүндө $1.95 to $1.98 W үчүн.
  19. Lazard (June 2026). Энергетиканын жогорулатылган баасы+, 19-версия.
  20. US Energy Information Administration (2025). Сектор боюнча электр энергиясынын орточо баасы, 2024; Евростат, Электр энергиясынын баасынын статистикасы.
  21. Loss, S.R., Will, T. and Marra, P.P. (2013). United States of America (United States) — Америка Кошмо Штаттарынын түндүгүндөгү өлкө. Biological Conservation 168, 201-209.
  22. Loss, S.R., Will, T., Loss, S.S. and Marra, P.P. (2014). Bird-building collisions in the United States. The Condor 116(1), 8-23.
  23. А., К., Жолдошбекова, С. (2008). Турбинанын негизги функциясы — абаны жылытуу. Renewable Energy 33(6), 1157-1163. Биз дагы бир идеяны сынап көрөлү: дубал аркылуу өтүүчү каналдар, фасад менен чатырдын ортосундагы басымдын айырмасы менен иштелип чыгат.