Kai kurios šioje svetainėje pateikiamos kalbos gali būti automatiškai išverstos ir jose gali būti klaidų. Padėkite jį patobulinti Skaityti originalą anglų kalba
Jūros vėjo turbinos stovi violetinės ir oranžinės spalvos saulėlydžio danguje, saulė horizonte virš tamsiai mėlynos jūros.
Žalioji iniciatyva · Atviri tyrimai

Ventiliatoriaus siena

Mes nusprendėme padengti pastatą kompiuterių ventiliatoriais, kurie iš vėjo gamina elektros energiją. Fizika pasakė ne šiai versijai. Ji taip pat nurodė geresnę. Štai visa matematika, kas įrodyta, kas nėra ir ko reikėtų norint sužinoti.

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

Kiekviena vėjo jėgainė, kurią matėte, veikia pagal tą pačią logiką: vienas kuo didesnis ir kuo aukštesnis rotorius. Ji puikiai veikia, tačiau jai reikia kranų, atviros žemės ir daugelio metų leidimų. Mūsų klausimas yra priešingas. Ar gali daugybė mažų rotorių, įrengtų tose vietose, kur jau yra miestai, gaminti elektros energiją už prasmingą kainą? Fan Wall idėja pirmą kartą buvo pasiūlyta Local Solar System fondo viduje 2020 m.; šis puslapis yra jos atviras, atnaujintas modelis.

Šis puslapis yra skirtas žmonėms, kurie galėtų finansuoti, kurti ar išbandyti idėją. Tai sąmoningai nėra pardavimo brošiūra. Mes paleidome skaičius mūsų pirmajam dizainui, nustatėme, kur jis nepavyksta, pertvarkėme jį ir vėl paleidome skaičius. Trumpai tariant: kompiuterių ventiliatorių siena ant fasado negali veikti, didesnių kanalų rotorių karūna ant vėjuoto stogo krašto gali gaminti tikrą elektros energiją ir ji nepralenks saulės baterijų kainos, nebent keletas dalykų, kuriuos mes galime išbandyti, pasiteisins. Kiekvienas žemiau pateiktas skaičius yra iš mūsų atviro modelio (kodas, duomenys).

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 kWhper m² per year from the improved crown at a windy 6.5 m/s site (central; range 43 to 509)
225 kWhuž m² per metus, kai ant stogo įrengtos saulės baterijos tame pačiame pastate (centriniame)
$0.84už kWh, jei naudojama patobulinta sistema, centrinis korpusas, vėjuota vieta (diapazonas $0.14 to $6.30); stogo saulės energijos: 0,19 USD

Versija 1, ir kodėl ji neveikia

Pirmoji idėja buvo pastato fasadas, 40 m ilgio ir 15 aukštų aukščio, padengtas apie 110.000 ventiliatorių 120 mm, kiekvienas veikia atgal, todėl jo variklis tampa generatorius. Tai gražus paveikslas. Ji nepavyksta dėl trijų priežasčių, išdėstytų svarbos tvarka.

1-osios versijos fasadas, 40 metrų ilgio ir 15 aukštų aukščio, padengtas mažais ventiliatorių moduliais, su žmogumi ir autobusu.) (/wind/wall-elevation.svg “1-oji versija: 1800 m² fasado, padengto 120 mm ventiliatoriais. Local Solar System Fondo koncepcijos brėžinys.”)

1. Oro negalima praleisti pro uždarą sieną. Turbina gauna energiją iš per ją tekančio oro. Ant kieto fasado vėjas sustoja (inžinieriai tai vadina stagnacija) ir slysta aukštyn, žemyn ir į šonus. Net jei kiekvienas ventiliatorius už jo turėtų 30 cm tarpą, atvirą iš šonų ir viršaus, tęstinumas nustato griežtą ribą: visas oras, patenkantis į 1800 m² ventiliatorių, turėtų išeiti per maždaug 39 m² tarpą, kad jis galėtų praeiti pro ventiliatorius ne daugiau kaip 2,2% vėjo greičio. Galia eina kartu su greičio kubu, todėl siena išlaikytų gerokai mažiau nei 0,01% to, ką tie patys ventiliatoriai padarytų laisvai stovėdami. Išmatavimai už tikro ventiliuojamo apkalos sutampa: 0,2-0,6 m/s ertmės oro srauto iki 5 m/s vėjo greičiu (Salonvaara et al., 2007). Switch the 3D model above to version 1 to see it: the wind streaks stop at the wall and slide away.

Pjūvis per pastatą: vėjas sustoja ant uždaro fasado ir kyla, kad apsuktų stogo kraštą, kur yra modulių karūna.
Kur oras gali eiti. Koncepcinis brėžinys, modelio versija 2.

2. Maži mentės neveikia gerai. 120 mm ventiliatoriaus mentė turi maždaug 2 cm ilgio virvę. The air around it moves at a Reynolds number near 10,000, a regime where wings lose most of their lift-to-drag ratio: smooth airfoils improve “more than an order of magnitude” above a critical Reynolds number of about 70,000 (Lissaman, 1983). Išmatuotos centimetrinio masto turbinos pasiekia galios koeficientus apie 9% (Howey, Bansal ir Holmes, 2011); 10 cm kompiuterinis ventiliatoriaus rotorius, naudojamas kaip turbina, pagamino 28 mW esant 5 m/s greičiui, apie 4% vėjo galios per jį pagal mūsų skaičiavimus (Federspiel ir Chen, 2003). Kompiuterių ventiliatoriai yra suformuoti taip, kad stumia orą, o ne jis juos stumia.

Šeši kvadratiniai juodi 80 mm kompiuterio ventiliatoriai su laidais ir pirštų apsauga baltame fone.
Standartiniai 80 mm kompiuterio ventiliatoriai. Version 1 imagined about 110,000 of their slightly larger 120 mm cousins on one facade. Nuotrauka: cappie2000 (viešasis domenas)

3. Tūkstančiai mažyčių generatorių švaisto tai, ką jie gamina. Ventiliatoriaus variklis, kuris suteikia tik dalį vatų esant keliems voltams, gali prarasti nuo 10 iki 40% vien tik diodiniame lygintuve. Mūsų vidutinis apskaičiavimas visai grandinei nuo ventiliatoriaus iki tinklo yra 54 proc.

Net visiškai ignoruojant pirmąją priežastį (atskirai stovinti ventiliatorių siena), 1 versija kainuos apie $4.20 per kWh on a windy coast and $18 miestuose, dvidešimt iki šimto kartų daugiau nei stogo saulės energijos kaina.

Fizika, kuri nustato ribas

Vėjo pernešama jėga plote A yra P = ½ ρ A v³, kai oro tankis ρ = 1.225 kg/m³. Kubas yra viskas: esant 6 m/s kvadratinis metras neša 132 W, esant 12 m/s – 1058 W. Vidutiniškai per metus, miesto stogas su 4 m/s vidutiniu vėjo greičiu suteikia apie 75 W vienam m²; atvira pakrantė su 6.5 m/s vidutiniu vėjo greičiu suteikia apie 321 W vienam m².

Betz limitas. Joks atviras rotorius negali išgauti daugiau nei 16/27 ≈ 59.3% galios, tekančio per savo srityje, nes oras turi nuolat judėti iš kelio.

Ką gali pridėti antrasis rotorius. Du rotoriai iš eilės (kaip reaktyvinio variklio pakopos) gali pasiekti ne daugiau kaip 16/25 = 64% galios per vieną rotoriaus plotą, ir be galo daug tik 2/3 (Vilnius, 1986). Reaktyvusis variklis sudaro pakopas, nes jis stumia orą per uždarą šerdį su didžiuliu slėgio skirtumu nuo degimo kuro. Laisvas vėjas tokio slėgio nesuteikia: kiekvienas papildomas etapas dar labiau sulėtina orą, ir lėtas oras išsilieja aplink įrenginį. Išmatuotos priešingai besisukančių vėjo rotorių naudos svyruoja nuo 0 iki 60%, tačiau naujausi gerai kontroliuojami bandymai sutelkti 2-10% (Adema et al., 2026 apžvalga).

Kokius statoriaus mentės gali pridėti. Rotorius palieka orą sūkuriuojant, o sūkuryje prarandama energija. Mažų rotorių atveju, esant mažam antgalio ir greičio santykiui, nuostoliai yra dideli: idealus Glauerto rotorius pasiekia 0,42 esant 1 antgalio ir greičio santykiui, 0,51 esant 2 ir 0,57 esant 5. Už rotoriaus esančios fiksuotos mentės gali atgauti dalį jo. Niekas to nematuoja vėjo turbinoje; orlaivių sraigtuose tokios mentės duoda nuo 2 iki 5% (Li et al., 2017).

Ką gali pridėti kanalas. Kanalas su plokščiu kraštu („vėjo lęšis“ Kyushu universitete) sumažina slėgį už rotoriaus ir traukia daugiau oro per jį. Bandymų vėjo tunelyje metu kompaktiškas difuzorius su briauna padidino galios koeficientą nuo 0,37 pliko rotoriaus atveju iki tarp 0,7 ir 0,88, palyginti su rotoriaus plotu, bet tik iki 0,48-0,54 viso briaunos atveju (Ohya ir Karasudani, 2010). Tai yra problema: vienam kvadratiniam metrui priekinio ploto, kanalai niekada nebuvo viršiję Betz ribos, “praktiškai galios didinimo koeficientai virš 3 niekada nebuvo pasiekti”, o kanalo turbinos buvo “daugiau nei 50 metų. Iki šiol be jokios komercinės sėkmės“ (van Bussel, 2007). Brangiausias pastarojo meto bandymas, FloDesign/Ogin, pašalino savo turbinas per šešis mėnesius ir buvo likviduotas 2017 m. (Gipe, 2017).

Penkios mažos vėjo turbinos ant aukštų baltų stulpų, kiekvienas rotorius apsuptas žiedo su plokščiu kraštu prieš debesuotą dangų.
Vėjo lęšio turbinos Kyushu universiteto Ito miestelyje, Japonijoje: kiekvienas rotorius sukasi žiede su plokščiu kraštu, šią idėją pasiskolino mūsų modulio kanalas. Photo: Hot cake syrup, CC BY-SA 3.0

Dydis svarbus dėl Reynoldso skaičiaus. Mes apskaičiavome geriausią galimą rotorių kiekvienam dydžiui su menčių-elementų impulso modeliu (Glauerto optimalas su vėlesniu sukimusi, antgalio ir stebulės nuostoliais ir kėlimo-atsparumo santykiu, kuris sumažėja su Reynoldso skaičiumi, išmatuojant žemus Reynoldso profilius, tokius kaip Selig’s SG6043):

Rotoriaus skersmuoMenčių, antgalio ir greičio santykisReynoldso skaičius (75 % spindulys)Geriausias dizainas
4 cm8, 1.254,5000.23
12 cm (kompiuterių ventiliatorius)8, 1.512,0000.29
25 cm8, 2.020,0000.36
50 cm (patobulintas modulis)6–7, 2,543,000nuo 0,39 iki 0,40
1 m6, 3.074,0000.42
7 m (maža turbina)8, 4.5265,0000.49

Tai yra specialiai sukurtų peilių viršutinės ribos, prieš realius nuostolius. Tikrinant, specialiai suprojektuota 39 cm nešiojama turbina išmatavo 0.32, o mūsų modelis duoda apie 0.39 tokiam dydžiui (Kishore, Coudron and Priya, 2013): todėl manome, kad pirmoji aparatūra pasiekia 65-90% projektinės vertės ir daug mažiau centimetrų rotoriams, kuriuose dominuoja laminari separacija.

![Mažas trijų menčių vėjo turbinos modelis ant plono bokšto vėjo tunelyje, priešais didelį metalinių sklendžių tinklelį, varomą variklių.](../../../assets/initiatives/wind-tunnel-oldenburg.jpg “Vėjo turbinos modelis Oldenburgo universiteto vėjo tunelyje, Vokietijoje, priešais aktyvų varikliu varomų sklendžių tinklelį, kuris maitina orą į kontroliuojamą turbulenciją. Phase 1 of our roadmap is a test of this kind. Nuotrauka: Schottler, Reinke, Hölling, Whale, Peinke ir Hölling, CC BY 3.0)

Vėjo kryptis. Fiksuotas modulis naudoja tik tą vėjo dalį, kuri pučia į jį. Galia mažėja maždaug su nelygiavimo kampo kubu atviriems rotoriams ir švelniau kanalams (Tamaro et al., 2024; Richmond-Navarro et al., 2022). Esant vidutiniam vėjui, modulis, nukreiptas į jį, išlaiko apie 47% energijos, kurią gautų visada lygioje padėtyje esantis rotorius. 1 versija buvo laikoma 100%.

Patobulintas dizainas: karūna ant vėjo kryptimi nukreipto stogo krašto

Paimkite viską aukščiau ir dizainas beveik pats save rašo: didesni rotoriai, kur Reynoldso skaičius yra malonesnis, kanalų, kurie juos apsaugo ir pagreitina, stovi laisvai, kur oras gali praeiti, priešais vyraujantį vėją toje vietoje ant pastato, kur srautas yra stipriausias. Tai stogo kraštas. Oras, kuris pasiekia fasadą, pakyla ir apsisuka virš krašto; virš stogo krašto, esančio prieš vėją, vėjo greitis yra 1,06–1,25 karto didesnis nei stogo aukštyje, tačiau tik 0,38 karto, kai kraštas yra prieš vėją (Vilnius, 2006).

Kiekvienas modulis yra 725 mm kvadrato: 0,5 m septynių menčių rotorius kompaktiškame vėjo-lęšių kanale, penki statoriaus mentelės, kurios atkuria tam tikrą sūkurį ir neša nuo 50 iki 300 W generatorių, nerūdijančiojo plieno apsauginį tinklą ir vieną sandarią galios plokštę su maksimalios galios taško sekimu. Dvi eilės sudaro 1,45 m aukščio vainiko formą ant plieninių bėgių virš parapeto. Vienas žmogus gali pakelti modulį ir jį pakeisti.

Pjūvis per patobulintą modulį: apsauginis tinklelis, septynių ašmenų rotorius, kanalas su plokščiu kraštu, statoriaus mentės ir generatoriaus korpusas, su matmenimis.
Patobulintas modulis. Koncepcinis brėžinys, modelio versija 2.

Peiliai nėra atspėti. The model designs them for the Reynolds number they will actually see, about 45,000 at 6 m/s: chord 62 mm near the root tapering to 36 mm at the tip, twist from 38° to 10°, a design tip-speed ratio of 2.5. Esant 6 m/s greičiui, rotorius sukasi maždaug 700 aps./min.; jo antgaliai juda apie 30 m/s greičiu esant 10 m/s vėjui, tai yra mažiau nei pusė didesnės turbinos antgalių 79 m/s greičio.

Mentės planas ir lentelė, kurioje pateikiami akordai, sukimosi greitis, Reynoldso skaičius ir kėlimo-traukimo santykis septyniuose spinduliuose.
Blade chord and twist from the blade-element momentum model.

Sąžiningi skaičiai

Vieno kvadratinio metro priekinio ploto yra sąžiningas būdas palyginti: fasadas, stogo vainiklapis ir greitkelio užtvaros visi konkuruoja dėl to paties dalyko - paviršiaus, nukreipto į vėją. Centrinės reikšmės, su visu diapazonu nuo pesimistinio iki optimistinio modelio duomenyse. Energija apima vėjo kryptį, turbulenciją (5–15 % nuostolių) ir prieinamumą (92–97 %). Energijos sąnaudos: 20 metų esant 7 % realiai diskonto normai, priežiūra – nuo 2 iki 5 % investicijų per metus.

ProjektavimasCp ant priekinės sritieskWh vienam m² per metus, vėjuota vieta / miestasGalios koeficientas, vėjuota / miestoĮrengimo kaina už m²Kaina už kWh, vėjuota / miestePaprastas atsipirkimas už 0,19 USD/kWh
A. 1 versija, standartiniai 120 mm ventiliatoriai (laisvai stovintys)0.04523 / 55.2% / 1.2%$765$4.21 / $18.0niekada
A2. Individualūs 120 mm rotoriai0.08945 / 115.2% / 1.2%$805$2.23 / $9.45niekada
B0. 0,5 m atviri rotoriai, karūna0.148125 / 349.3% / 2.5%$1,192$1.19 / $4.37niekada
B. Patobulinta: 0,5 m kanalas, statorius, karūna0.164159 / 4310.7% / 2.9%$1,074$0.84 / $3.10niekada (geriausias atvejis: 4,5 metų vėjuota)
B2. Kaip B plius priešingai besisukantis rotorius0.174168 / 4610.7% / 2.9%$1,245$0.92 / $3.40niekada
B3. B kaip laisvai stovintis barjeras0.164128 / 328.6% / 2.2%$944$0.92 / $3.66niekada
Stogo saulės energija, tame pačiame pastate22512%$410$0.1910.6 years
Saulės energija pietiniame fasade1397.6%$630$0.4731 metai
10 kW turbina, 7 m rotorius ant 18–30 m stiebo0,35 ant rotoriaus31,600 / 10,300 kWh vienai turbinai36% / 12%8910 USD už kW$0.35 / $1.0827 metai vėjuota

Ką sako lentelė:

  • Kanalas nusipelno savo vietos, tik. Vienam priekiniam m² kanalo moduliai (B) pranoksta tuos pačius rotorius atvirame lauke (B0) apie 10–30%, daugiausia dėl to, kad jie geriau toleruoja vėjo kryptį. Jie taip pat suteikia apsaugą, tylesnį antgalį ir vietą statoriui.
  • Antrasis rotorius neapmoka. Tai prideda apie 6% energijos už 16% daugiau išlaidų. Reaktyvinio variklio stiliaus daugiapakopiai vėjo moduliai yra ribojami fizikos, o ne ambicijų.
  • Mokami tik moduliai, esantys vėjo kryptimi. Aplink stogą įrengtas vainikėlis uždirba tik 55% už modulį, palyginti su viena vėjo kryptimi esančia puse, nes kitos pusės didžiąją laiko dalį yra nukreiptos nuo vyraujančio vėjo. Mūsų referencinio pastato (40 × 20 m, 45 m aukščio) protinga karūna yra tik vėjo pusėje: 60 m², apie $ 64,000, apie 9,500 kWh per metus vėjuotoje vietoje, 2,600 mieste. Už tuos pačius pinigus ant stogo esančios saulės energijos pirkti apie 155 m² plokštės, kurios gamina apie 35,000 kWh per metus.
  • Miestuose ji negali konkuruoti. Pastatų mikro vėjo turi prastą rekordą: 26 turbinos Warwick Wind Trials vidutiniškai turėjo 0,85% pajėgumo faktorių (Encraft, 2009 m.), ir trys turbinos Londono Strata bokštas buvo išjungti po skundų dėl triukšmo ir vibracijos.

For scale, the US small wind fleet averaged a 14 to 16% capacity factor and $6,680 to $9,630 per kW installed in 2024 and 2025 (PNNL Distributed Wind reports). Mūsų karūna nusileidžia apie 6300 JAV dolerių už kW, toje pačioje srityje, kuri yra ženklas, kad sąnaudų apskaičiavimas nėra fantazija.

Maža trijų ašmenų vėjo turbina su geltona uodegos mentele ant aukšto grotelių bokšto, prieš mėlyną dangų virš medžių.
Maža Bergey Excel vėjo turbina ant grotelių bokšto Portlando miesto komposto vietoje Oregone. Mažos turbinos ant aukštų stiebų, kaip šis, yra paskutinė eilutė aukščiau pateiktoje lentelėje. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Kas yra įrodyta, tikėtina ir spekuliacinė

Proven (textbook or measured): the power in the wind and the Betz limit; the 16/25 ceiling for two rotors; that ducts raise power per rotor area but not beyond about Betz per frontal area; that small blades at Reynolds numbers below about 70,000 lose efficiency; that a closed wall has no through-flow; that roof edges accelerate upwind flow; that building-mounted micro turbines in cities have performed badly.

Plausible (supported, but not measured for this design): a 0.5 m rotor designed for Reynolds 45,000 reaching a power coefficient around 0.3 bare and 0.55 on rotor area in a compact brimmed duct; 75% chain efficiency from rotor to grid with 50 to 300 W generators and module-level MPPT; installed cost near $1,000 per m² for a first project.

Speculative (must be measured): how much ducts packed side by side lose to each other (we assume 10 to 30%); the real speed-up and turbulence at a crown on a given building; durability of thousands of bearings over 20 years of gusts, ice and dust; noise and vibration transmitted into the building; wildlife interaction with meshed ducts (large turbines kill an estimated 140,000 to 328,000 birds a year in the US (Loss, Will and Marra, 2013); glass buildings kill 365 to 988 million (Loss et al., 2014); nobody has data for meshed roof-edge modules).

Tris apvalias angas tamsaus stiklo bokšto viršuje, kiekvienoje iš jų yra vėjo turbinos rotorius, prieš mėlyną dangų.
Trys vėjo turbinos įrengtos Strata SE1, gyvenamojo pastato Londone, viršuje 2012 metais. Photo: Cmglee, CC BY-SA 3.0

Kas turėtų būti tiesa

Vėjuotoje 6,5 m/s vietoje elektros kaina priklauso nuo dviejų dalykų: kiek galios kiekvienas kvadratinis metras priekinio ploto suteikia ir kiek tai kainuoja įrengus.

Cp ant priekinės srities300 USD už m²500 USD už m²800 USD už kv.m$1,100 už m²
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

Kur ji gali laimėti, o kur negali

Ji gali laimėti:

  • Vėjuotiems aukštiems pastatams ir pakrančių vietoms, kaip papildymas saulės energijai: vėjo ant stogo krašto piko metu naktį, žiemą ir audros metu, kai saulės baterijos gamina mažai.
  • Stogai jau pilni arba šešėliniai. Karūna naudoja kraštą, o ne stogo plotą ir nekonkuruodama su plokštėmis, augalais ar terasomis.
  • Netinklio energija, kur kabeliai yra brangūs: jutikliai, apšvietimas, telekomunikacijų įranga, oro stotys ant tiltų, stiebai ir pakrančių konstrukcijos.
  • Kliūtys, kurios jau egzistuoja: greitkelių ir geležinkelių triukšmo barjerai, jūros sienos ir tiltų parapetai, kur konstrukcija yra mokama.
  • Matomumas ir švietimas. Besisukantis karūnas yra viešas pareiškimas, kad saulės baterijos nėra; mokyklos, muziejai ir orientyrai tai vertina.
Daugiau nei tuzinas mažų baltų vėjo jėgainių ant trumpų stiebų, išsidėsčiusių palei plokščią stogą virš parduotuvės ženklo, su medžiais už jų.
Daugiau nei tuzinas mažų turbinų ant dviejų stogų Morro Bay mieste Kalifornijoje 2011 metais. Įdėti rotorius ant stogo yra lengva; padaryti juos atsipirkti yra sunki dalis, kaip parodė Warwick vėjo bandymai. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Jis negali laimėti:

  • Kaip pigus elektros energijos šaltinis. Didelių vėjo ir saulės elektrinių statybos kaina $0.04 to $0,10 kWh; niekas ant pastato nepriartėja.
  • Apsaugotose miesto gatvėse ir mažai gyvenamose priemiesčių vietose, kur vidutinis vėjo greitis stogo aukštyje yra mažesnis nei 4-5 m/s.
  • Plokščiai ant fasado. Nepriklausomai nuo rotorių konstrukcijos, uždaroje sienoje nėra srauto.

Plėtros planas ir kiek tai kainuos

FazėDarbasSprendimas, kurį jis leidžiaNumatomos išlaidosLaikas
0. Projekto tyrimasMentės ir kanalo projektavimas, vieno modulio ir 3 × 3 masyvo CFD, elektros topologija, sąnaudų modelis su gamintojuAr Cp ant priekinės srities virš 0,2 tikėtinas masyve?$30k to $60k3-4 mėnesiai
1. Vėjo tunelisTrys rotoriai, trys kanalai, statoriaus įjungimas ir išjungimas, tada 3 × 3 matrica; nuo 3 iki 15 m/s, posūkis nuo 0 iki 45°Išmatuotas Cp, masyvo praradimas, paleidimo greitis, triukšmas$60k to $120k4-6 mėnesiai
2. Prototipo modulisGeneratorius, maitinimo plokštė, sandari modulio konstrukcija; ištvermės, ledo, lietaus ir akustikos bandymai (IEC 61400-11 metodas)Modulio efektyvumas ir patvarumas$50k to $100k6 mėnesiai
3. Stogo pilotas10-20 modulių vėjo kryptimi, ultragarso anemometrai arba lidaras, duomenų kaupimas vienerius metus, laukinės gamtos kameraFaktinė kWh vienam m², prieinamumas, triukšmas pastate$80k to $150k12 mėnesių
4. Produkto keliasStatybinė ir fasadų inžinerija, IEC 61400-2 projektavimo pagrindas, JK MCS 006 arba JAV ACP 101-1 sertifikavimas, elektros ir priešgaisrinės saugos reikalavimai, draudimasProduktas, kurį pastato savininkas gali nusipirkti$100k to $250k12–18 mėnesių

Fazės nuo 0 iki 3 užima maždaug $220,000 to $430,000 ir du metus. Kiekviena fazė turi aiškų sustojimo tašką: jei vėjo tunelyje nerodomas frontalinis Cp, esantis arti 0.2 masyvo, mes sustojame ir paskelbiame kodėl.

Ko mums reikia

  • Aerodinamikas su mažo Reynoldso ir kanalo rotoriaus patirtimi, skirtas projektuoti ir peržiūrėti mentės, kanalą ir statorių.
  • Universiteto ar komercinis vėjo tunelis, su CFD inžinieriumi planuoti bandymus ir modeliuoti masyvo sąveiką.
  • Galios elektronikos inžinierius mažiems nuolatinių magnetų generatoriams, aktyviam taisymui, MPPT ir DC surinkimui iš daugelio modulių.
  • Statybų ir fasado inžinierius vėjo apkrovoms ant vainiko (EN 1991-1-4 / ASCE 7), tvirtinimo detalėms, ledui ir nuovargiui.
  • Akustikas dėl į pastatą perduodamo toninio triukšmo ir vibracijos.
  • Miesto vėjo specialistas, kuris matuoja ir modeliuoja vėją ant stogo kraštų prieš ką nors statant.
  • Sertifikavimas ir atitiktis: mažo vėjo standartai (IEC 61400-2, -11, -12-1), elektros ir priešgaisrinės saugos kodai bei draudikas, norintis apdrausti pilotą.
  • Ekologės sukurti paukščių ir šikšnosparnių stebėsenos sistemą.
  • Gamybos partneris įpurškimo ar rotoformavimo srityje, kad būtų galima nustatyti menčių ir kanalų kainą pagal kiekį.

Geresnė idėja yra sveikintina

„Ventiliatoriaus siena“ yra vienas iš atsakymų į platesnį klausimą: kaip vietovėse, kuriose jau gyvena žmonės, galima gaminti, kaupti ar taupyti daugiau švarios energijos nei šiandien? Jei šio puslapio skaičiai įtikina jus, kad kitoks požiūris būtų geresnis, norime tai išgirsti. Saulės energijos stogai, kurie taip pat gamina šilumą, šilumos kaupimas, energija, išgauta iš vandens tinklų, atliekų šiluma arba protingesnis poreikio laikas gali nugalėti vėjo karūną daugelyje pastatų. idėjų radaras juos lygina, ir kiekvienas turi savo straipsnį, parašytą su tuo pačiu sąžiningumu, kurį mes taikome čia.

Kai kurie fondo nariai gali turėti kontaktų, kurie galėtų išgirsti žodžius. Kad būtų įgyvendinta, idėjai reikia veikiančio, realaus modelio, kuris iš tikrųjų gamina energiją, o jo galia matuojama prietaisu, o ne teigiama; būtent todėl šis puslapis baigiasi vėjo tuneliu ir stogo pilotu, o ne piešiniu. Taip pat laukiame ir popierinių idėjų: jei fizikos ir skaičių pagrindai yra tvirti, galime jas paskelbti čia, svetainėje. Tačiau pritraukti kapitalą be veikiančio modelio yra labai sunku, ir niekas čia nėra finansavimo, grąžos ar įvedimo pažadas. Standartas yra tas, kurį šis puslapis bando patenkinti: parodyti skaičius, pasakyti, kas įrodytų, kad esate neteisūs, ir pasiūlyti pigiausią testą.

Baltas ultragarsinis anemometras su trimis poromis jutiklių rankų ant stiebo virš viržių pelkės, su vėjo sparnu ir kitais prietaisais virš jo.
Ultragarsinis anemometras Whim Moss, Škotija. Jis matuoja vėjo greitį ir kryptį garso impulsais ir neturi jokių judančių dalių. Pilotas ant stogo registruotų vėją ties karūna su tokiais prietaisais kaip šis. Photo: M J Richardson, CC BY-SA 2.0

Kaip galite padėti

  • Pasiūlykite savo patirtį. Jei dirbate bet kurioje iš aukščiau nurodytų sričių, pasiūlykite užduotį. Net valanda peržiūrint mūsų modelį yra vertinga.
  • Pasiūlykite vėjuotą stogą. Aukštas pastatas ant kranto, kalvos ar atviros lygumos su saugiu stogo prieiga galėtų priimti pilotą. Papasakokite, kur jis yra ir kokia kryptimi paprastai pučia vėjas.
  • Dalinkitės vėjo duomenimis. Metų vėjo matavimai nuo stogo, tilto ar pakrantės stiebo padeda mums pasirinkti bandomąją vietą.
  • Patikrinkite mūsų matematiką. modelis yra atviras. Jei radote klaidą, praneškite mums: mes geriau būtų ištaisyta dabar, o ne po bandomojo.
  • Pasiūlykite geresnę idėją. Siųskite ją per įnašo formą su problema, kurią ji išsprendžia, fizikos patikra, apytikre kaina už kWh ir pigiausiu bandymu, kuris galėtų įrodyti, kad ji neteisinga.

Šaltiniai

  1. Salonvaara, M., Karagiozis, A., Pazera, M. ir Miller, W. (2007). Oro ertmės už apdailos: ko išmokome? Pastatai X Konferencija.
  2. Liudvikas, Šv. (1983). Mažo Reynoldso skaičiaus oro sraigtai. Metinė skysčių mechanikos apžvalga 15, 223-239.
  3. Howey, D.A., Bansal, A. ir Holmes, A.S. (2011). Centimetrinės vėjo turbinos, skirtos energijos gamybai, konstrukcija ir veikimas. Medžiagos ir konstrukcijos 20, 085021.
  4. Federspiel, C.C. ir Chen, J. (2003). Oro maitinamas jutiklis. IEEE Sensors 2003, 22-25.
  5. Newman, B.G. (1986). Vėjo jėgainių ir vėjo turbinų konstrukcijos. Vėjo inžinerijos ir pramoninės aerodinamikos žurnalas 24, 215-225.
  6. A., N. ir kt. (2026). Wind Energy Science 11, 2037-2051, įskaitant išmatuotų dviejų rotorių prieaugio apžvalgą.
  7. K., S., A., D., V., R., M., J. ir kt. (2017). Sraigtinių varomųjų sistemų sūkurinių atkūrimo menčių projektavimas ir eksperimentinis patvirtinimas. AIAA 2017-3571.
  8. Karasudani, T. ir kt. (2010). Apsauginė vėjo turbina, generuojanti didelę galią su vėjo lęšių technologija. Energies 3(4), 634-649.
  9. van Bussel, G.J.W. (2007). Mokslas apie vėjo jėgos padidinimą: difuzoriaus eksperimentai ir teorija. Fizikos žurnalas: Konferencijų serija 75, 012010.
  10. Gipe, P. (2017). Kiwi pensijų fondas praranda $50 milijonų Ogin kanalo turbinos fiasko.
  11. Giguère, P. ir Selig, M. S. (1998). Nauji aerodinaminiai profiliai mažoms horizontalios ašies vėjo jėgainėms. Saulės energijos inžinerijos žurnalas 120(2), 108-114.
  12. Kishore, R.A., Coudron, T. ir Priya, S. (2013). Mažo masto vėjo energijos nešiojama turbina (SWEPT). Vėjo inžinerijos ir pramoninės aerodinamikos žurnalas 116, 21-31.
  13. Tamaro, S., Campagnolo, F. and Bottasso, C.L. (2024). Apie nelygiojo rotoriaus galią ir valdymą: už kosinuotų dėsnių ribų. Vėjo energijos mokslas 9, 1547-1575.
  14. Richmond-Navarro, G., Uchida, T. ir Calderón-Muñoz, W.R. (2022). Apsaugotos vėjo turbinos veikimas esant turbulentinėms srauto sąlygoms. Vėjo inžinerija 46, 518-528.
  15. Mertens, S. (2006). Vėjo energija užstatytoje aplinkoje: pastatų koncentratorių efektai. Doktorantūros darbas, Delfto technologijos universitetas (pagal Mertens, 2003, Wind Engineering 27(6)).
  16. Encraft (2009 m.) Varviko vėjo bandymų galutinė ataskaita.
  17. Pacific Northwest National Laboratory (2025, 2026). Paskirstytosios vėjo rinkos ataskaitos ir technologijų duomenų atnaujinimai.
  18. JAV energetikos departamentas ir NREL (2025 m.). Solar photovoltaic system cost benchmarks, Q1 2025: commercial rooftop $1.95 to $1.98 per W.
  19. Lazard (June 2026). Levelized Cost of Energy+, 19 versija.
  20. JAV energetikos informacijos administracija (2025). Vidutinė elektros energijos kaina pagal sektorius, 2024; Eurostatas, Elektros energijos kainų statistika.
  21. Loss, S.R., Will, T. ir Marra, P.P. (2013). Šiuo metu paukščių migracijos į JAV yra sustabdytos dėl vėjo jėgainių statybos. Biologinės apsaugos 168, 201-209.
  22. Loss, S.R., Will, T., Loss, S.S. ir Marra, P.P. (2014). Jungtinėse Amerikos Valstijose paplitęs paukščių rūšis. Žurnalas „The Condor“ 116(1), 8-23.
  23. Grant, A., Johnstone, C. ir Kelly, N. (2008). Vėjo energijos konversija miestuose: kanalo turbinų potencialas. Atsinaujinanti energija 33(6), 1157-1163. Taip pat išbandysime susijusią idėją: kanalus per parapetą, kuriuos valdo slėgio skirtumas tarp fasado ir stogo.