यो साइट मा केही भाषाहरू मेशिन-अनुवाद हुन सक्छ र त्रुटि समावेश गर्न सक्नुहुन्छ। यसलाई सुधार गर्न मद्दत गर्नुहोस् अङ्ग्रेजी मूल पढ्नुहोस्
यसमा सूर्य, चन्द्रमा, ताराहरू र एक विशाल आकाशगंगाको चित्रण गरिएको छ।
हरियो पहल · खुला अनुसन्धान

फ्यान वाल

एक विशाल रोटर, वा एक सय हजार सानो ती? हामी परीक्षण गर्दै छन् यदि साना प्रशंसकहरूको पर्खाल, प्रत्येक आफ्नो कम्प्युटर चिसो को आकार, बिजुली मा शहर हावा गर्न सक्छन्. यहाँ गणित छ, अझै काम छैन कि भागहरू सहित.

तपाईं कहिल्यै देखेका छन् हरेक हावा टर्बाइन एउटै तर्क निम्नानुसार छ: एक रोटर जति ठूलो सम्भव निर्माण, यो जति उच्च सम्भव राख्न, र विशाल ब्लेड आकाश सफा गरौं. यो अत्यन्तै सुन्दर छ। यसले पनि क्रेन, सडक, खुला भूमि, अनुमति वर्षहरू आवश्यक छ, र यो पक्षी मार्छ। यो विचारको विपरीत छ ।

फ्यान वालको अगाडिको उचाइ, 40 मीटर लामो र 15 तला अग्लो, साना प्रशंसकहरूका मोड्युलहरूमा ढाकिएको, मापनका लागि एक व्यक्ति र बससँग।
फ्यान वाल अवधारणा: 40 मीटर लामो, 15 तला (45 मीटर) अग्लो, 1,800 वर्ग मीटर 120 मिमी को 110,000 प्रशंसकहरूमा ढाकिएको, 6,900 प्लगइन मोड्युलहरूमा समूहीकृत। Local Solar System आधार अवधारणा रेखाचित्र।

विचार

यो एक प्रकारको कम्प्युटर प्रोग्राम हो जसले एउटा कम्प्युटरको कार्यलाई सरल बनाउँदछ । यो पछाडि चलाउनुहोस्: हावा रोटर घुमाउन दिनुहोस्, र भित्रको ब्रशलेस मोटर एक सानो जेनरेटर बनाउँछ। एक मोड्युल मा तिनीहरूलाई छनौट गर्नुहोस्, प्रत्येक एक आकारको फनल दिनुहोस् जुन हावा माथि गति गर्दछ र हजारौं मोड्युलहरूको पर्खाल ढाक्नुहोस्।

1,800 m²wall area: 40 m long, 15 floors of 3 m
109,863fans of 120 mm at 8 mm spacing (without ducts)
6,900plug-in modules of 16 fans, 3.5 kg each
79 m/sblade-tip speed of a 150 m rotor at 10 rpm; a 120 mm fan: about 6 m/s

यदि एक फ्यान ब्रेक, पर्खाल आफ्नो उत्पादन को एक सय-हजारौं गुमाउँछ, र एक स्क्रू ड्राइभर संग जो कोहीले यो प्रतिस्थापन गर्न सक्छ। यो पत्रिकाको प्रकाशक साझा प्रकाशन हो। यो एक प्रकारको वृक्ष हो, जसको पातहरूमा एक वा दुईवटा सेतो दागहरू हुन्छन्।

जहाँ यो चम्कन सक्छ

पक्षी र भालुहरू। ठूलो टर्बाइन जंगली जीवनको लागि वास्तविक समस्या हो: एक अनुमानित 140,000 देखि 328,000 चराहरू प्रत्येक वर्ष संयुक्त राज्य अमेरिकामा एकल-पृष्ठ टर्बाइनहरूमा मर्छन् (Loss, Will and Marra, 2013)। एक 150 मिटर रोटर मा घुमाउने 10 RPM मा आफ्नो ब्लेड सुझाव सार्छ π × 150 m × 10 / 60 s ≈ 79 m/s. A 120 mm fan behind a 10 mm mesh turns its tips at walking pace. कुनै पनि वस्तुको तापक्रमलाई मापन गर्न प्रयोग गरिने एकाइ तापक्रम हो, जसलाई तापमान भनिन्छ।

Siting. हावा गति जहाँ यो squeezed छ: एक छत किनारा भन्दा, एक भवन कोठा वरिपरि, एक सडक खाडी संग। यो क्षेत्रको एकमात्र पर्यटकीय गन्तव्य हो । यो एक प्रकारको अर्धचालक पदार्थ हो।

![शहरको भवनको छतमा फ्यान वाल मोड्युलहरूको एक पङ्क्ति, जहाँ हावा छतको किनारामा उफ्रन्छ।](/wind/rooftop.svg “छतको किनारा: छत माथिको गति-अप क्षेत्रमा छतसँगै मोड्युलहरू बस्छन्। “अनुवादको इतिहास”।

![एक कार्यालय भवनको बायाँ कुनामा फ्यान वाल मोड्युलहरूको ठाडो स्ट्रिप।](/wind/facade.svg “निर्माण कोठा: एक पूर्ण-उचाइको स्ट्रिप जहाँ निर्माणको वरिपरि प्रवाहले गति लिन्छ। “अनुवादको इतिहास”।

![फ्यान वाल मोड्युलहरूको ध्वनि बाधा भएको राजमार्गको क्रस-सेक्सन।](/wind/highway-barrier.svg “राजमार्ग ध्वनी बाधा: हल्लाका लागि पर्खाल पहिले नै अवस्थित छ; मोड्युलहरूले उत्पादन थप्दछन् । “अनुवादको इतिहास”।

लजिस्टिक र मर्मत। कुनै क्रेन, कुनै विशेषज्ञ, कुनै विशेष यातायात छैन। A whole 1,800 m² wall fits in about 1,700 cartons, four or five shipping containers.

![A cardboard carton holding four Fan Wall modules, 55 by 55 by 40 centimetres.](/wind/shipping.svg “Shipping: four modules per 55 × 55 × 40 cm carton, about 15 kg, carried by one person. “अनुवादको इतिहास”।

हावा र सूर्य सँगै। हावा अक्सर रातमा र जाडोमा बन्छ, जब सौर प्यानल कमजोर हुन्छन्। यस प्रकारका दोस्रो र तेस्रो चरण एक अर्काको पूरक हुन्छन्।

गणितसँग भौतिकी

क्षेत्र मार्फत हावाद्वारा बोकेको शक्ति A छ P = ½ ρ A v³, जहाँ ρ = 1.225 kg/m³ हावा को घनत्व छ र v हावाको गति । घन सबै छ: मा6m/s एक वर्ग मिटर बोक्छ ½ × 1.225 × 6³ ≈ 132 W; मा 12 m / s यो 1,058 W बोक्छ, आठ पटक बढी।

कुनै पनि वस्तुको गतिलाई रोक्न सकिँदैन किनभने यो गतिले वस्तुको गतिलाई रोक्छ। यसमा Betz limit भनिन्छ जसले खुला रोटरलाई अधिकतम 16/27 ≈ 59% शक्ति निकाल्न सक्छ।

यो एक छोटो र छोटो अवधिको लागि मात्र हुन्छ। भौतिक परिवर्तन।

यहाँ पहिलो समस्या हो। यो तालको लम्बाई लगभग 120 मिटर र चौडाई लगभग 2 मिटर छ। 6 m/s मा यसको रेनोल्ड्स संख्या छ Re = v × c / ν ≈ 6 × 0.02 / 0.000015 ≈ 8,000, एक शासन जहाँ ब्लेड आफ्नो लिफ्ट को अधिकांश गुमाउँछन्। एक2सेमी रोटर इम्पीरियल कलेजमा टर्बाइन रूपमा डिजाइन लगभग9% को शक्ति गुणक पुग्यो (Howey, Bansal र Holms, 2011). यो पत्रिकाको प्रकाशक न्यौपाने प्रकाशन हो। यसले गर्दा हामी5% (अनिश्चित), 10% (केन्द्रीय) वा 20% (आशावादी) को एक रोटर दक्षता र 40, 55 वा 70% को ग्रिडमा फ्यानबाट बिजुली श्रृंखला मान्दछौं।

यसले कपाल झर्ने समस्या कम गर्न सक्छ। एक व्यापक किनारा संग एक diffuser, “हावा लेन्स” Kyushu विश्वविद्यालय मा विकसित, लगभग2देखि5को द्वारा एउटै व्यास को एक रोटर को शक्ति गुणा (Ohya र Karasudani, 2010)। तर एक नली अग्रभाग स्थान लिन्छ: उपकरणको अग्रभाग क्षेत्र पार गर्ने शक्तिको आधा भन्दा धेरै अधिक निकाल्ने प्रदर्शित गरिएको छैन (Dighe et al., 2018)। यो पत्रिकाको प्रकाशक त्यहि हो।

केन्द्र धारणा संग सम्पूर्ण पर्खाल बनाउँछ 6m/s मा7kW, 10 m/s मा 34 kW र 15 m/s मा 114 kW. यसले सबै प्रकारका रोगहरूको उपचार गर्न सक्छ, तर यो रोगको लगभग 55% मा मात्र देखा पर्दछ र यो प्रायः बालबालिकामा देखिन्छ। यसले गर्दा प्रत्येक व्यक्तिको जीवनमा कम्तीमा एक पटक तनावको अनुभव हुन्छ।

एक वर्षमा कति ऊर्जा

यो स्थानको इतिहास निकै पुरानो छ । यसमा तीन प्रकारका वायुहरू हुन्छन्: एक शहरको छत औसत4m/s, एक राजमार्ग बाधा मा4.5 m/s र एक खुला तट मा6.5 m/s। वास्तविक शहरी हावा कमजोर छ: यूके कार्बन ट्रस्टले केही निर्माण स्थलहरू पनि 5 मिटर / से (कार्बन ट्रस्ट, 2008) मा पुग्न पाएको थियो, र वारविक विन्ड ट्रायलमा 26 भवन-माउन्ट माइक्रो टर्बाइनहरू औसत क्षमता तत्व 0.85% (एनक्राफ्ट, 2009) थियो।

33 MWhper year on a city rooftop (central; range 12 to 85)
48 MWhper year on a highway barrier (central; range 18 to 123)
142 MWhper year on an exposed coast (central; range 51 to 360)
39 homesEU homes served by the coastal wall at 3,600 kWh each (Odyssee-Mure); 13 US homes at 10,791 kWh (EIA)

मापनको लागि, एक साधारण3एमभी समुद्री टर्बाइन 35% क्षमता कारकमा चलिरहेको छ 3 MW × 8,760 h × 0.35 ≈ 9.2 GWh एक वर्ष: बारेमा धेरै जस्तै 65 तटीय प्रशंसक पर्खालहरू.

यसको लागत के हुनेछ

हामी प्रति वर्ग मीटर प्रत्येक भाग अनुमान: $3 to $8 प्रत्येक मात्रामा पानी प्रतिरोधी प्रशंसक, फ्रेम र मेश, इलेक्ट्रोनिक्स, र अवस्थित भवन मा माउन्ट। सम्पूर्ण पर्खाल आउछ $0.76 million to $2.43 मिलियन (केन्द्रीय $ 1.38 मिलियन) नली बिना। 20 वर्ष भन्दा बढी फैलिएको एक7% छुट दर, रखरखाव संग, प्रत्येक किलोवाट-घण्टा को लागत दिन्छ कि.

इमान्दार पढ्न: आजको कम्प्युटर प्रशंसकहरूबाट निर्मित, फ्यान पर्खाल लागत बारेमा $1.20 per kWh on a windy coast and about $5 एक शहर मा केन्द्रीय मामला मा। आवासीय छत सौर लागत $0.12 to $0.28, उपयोगिता-स्केल हावा $0.03 to $0.07 (मासिक अभिलेखहरू: जुन 2024; आईरेना, 2024). आजको दिनमा पनि यो शब्द प्रयोग हुने गरेको छ ।

के सत्य हुनुपर्छ

यस प्रकारको परिवर्तनलाई परिवर्तनशीलता भनिन्छ । ducted मोड्युल र एक 65% बिजुली श्रृंखला संग एक तटीय साइट मा, प्रति kWh लागत हामी काम गर्न सक्छन् दुई कुराहरूमा निर्भर गर्दछ: कसरी राम्रो प्रत्येक ducted रोटर हावा रूपान्तरण (यसको प्रभावकारी दक्षता) र पर्खाल को एक वर्ग मीटर लागत स्थापना.

प्रभावकारी ducted रोटर दक्षता$200 प्रति वर्ग मिटरप्रति वर्ग मिटर $400$800 प्रति वर्ग मिटर
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

अनुसन्धान कार्यक्रम

चरणहामी के गर्छौंहामी के मापन गर्छौंअनुमानित लागत
0. डेस्क अध्ययनduct आकार, ब्लेड डिजाइन र विद्युतीय लेआउट को कम्प्युटर नक्कलभविष्यवाणी दक्षता र हानि$15k to $30k
1. बेन्च परीक्षण20 बन्द-को-शेल्फ र 20 अनुकूलन रोटरहरू3देखि 15 मि / से एक हावा सुरंगमादक्षता वक्र, सुरुआत गति, हल्ला$30k to $60k
2. एक मोड्युलएक 16- प्रशंसक मोड्युल ducts र शक्ति इलेक्ट्रोनिक्स संगमोड्युल दक्षता, एक वर्ष बाहिर$25k to $50k
3. 10 m² पाइलटवन्यजन्तु क्यामेरा भएको एक उपकरणित छत प्यानलऊर्जा, एरे हानि, उपलब्धता, चरा र भालु$60k to $120k
4. पूर्ण पर्खाल डिजाइनसंरचना, प्रमाणीकरण, अन्तिम लागत मोडेलप्रति m² स्थापना लागत, प्रति kWh लागत$50k to $100k

चरणहरू 0 देखि 3 सम्म लगभग आवश्यक पर्दछ $130,000 to $260,000. यो एक प्रकारको वायुमण्डलीय पिण्ड हो जसलाई पाइलटले नियन्त्रण गर्न सक्दैन । सबै अनुसन्धान फाउन्डेसनको कोषबाट भुक्तानी गरिन्छ, जसले परियोजनालाई आवश्यक पर्ने सबै कुराहरू प्रदान गर्दछ, प्रयोगशाला र आपूर्तिकर्ताहरूदेखि सर्भर र मानिसहरूसम्म; दान एक कार्यक्रमका लागि सुरक्षित गर्न सकिँदैन। यसमा निम्नलिखित शब्दहरू समावेश छन्: model data and model code।

तपाईँले कसरी मद्दत गर्न सक्नुहुन्छ

  • तपाईंको विशेषज्ञता ल्याउनुस्। हामीलाई सानो-रोटर एयरोडाइनमिक्स, हावा टनलहरू, पावर इलेक्ट्रोनिक्स, संरचनात्मक इन्जिनियरिङ वा चरा निगरानी थाहा हुने मानिसहरू आवश्यक पर्दछ। कार्य प्रस्ताव गर्नुहोस्.
  • एक छत प्रस्ताव गर्नुहोस्। सुरक्षित पहुँचको साथ एक वायुयुक्त फ्लैट छतले 10 m² पाइलटलाई होस्ट गर्न सक्दछ। हामीलाई यो कहाँ छ र कसरी खुला यो महसुस बताउनुहोस्।
  • हावा डेटा साझेदारी गर्नुहोस्। यदि तपाईंले छत, तट वा पुलमा मौसम स्टेशन चलाउनुहुन्छ भने, हावा मापनको एक वर्ष हामीलाई पाइलट साइट रोज्न मद्दत गर्दछ।
  • घरमा परीक्षण। एक सस्तो पानी प्रतिरोधी प्रशंसक, एक पुल रिक्टीफर र एक हावादार बाल्टिनमा एक मल्टीमीटरले राम्रो विज्ञान परियोजना बनाउँछ। विभिन्न हावामा भोल्टेज र वर्तमान मापन गर्नुहोस् र हामीलाई नम्बर पठाउनुहोस्।
  • फाउन्डेसन समर्थन. दान Treasury जानुहोस् र हाम्रो सबै अनुसन्धान राख्न, यो एक सहित, सार्न.

स्रोत

  1. यो पत्रिकाको प्रकाशक ए.ए., ए.एस. र ए.एस. हो। (2011). यसले एक प्रकारको विद्युतीय शक्ति उत्पादन गर्ने र वितरण गर्ने कार्य गर्दछ। स्मार्ट सामाग्री र संरचना 20, 085021.
  2. यो पत्रिकाको प्रकाशक ए.टी.एच. हो। (2010). यसले उच्च शक्तिको विद्युत उत्पादन गर्न र उच्च तापमानमा पनि काम गर्न सक्छ। Energies 3(4), 634-649.
  3. यो पत्रिकाको प्रकाशक वि.वि., नेपाल प्रज्ञा प्रतिष्ठान, काठमाडौं हो। (2018). यो रोगको लक्षणहरू सामान्यतया ज्वरो र कमजोरी हुन्। Wind Energy Science 3, 221-229.
  4. कार्बन ट्रस्ट (2008)। सानो-स्केल पवन ऊर्जा: नीति अन्तर्दृष्टि र व्यावहारिक मार्गदर्शन।
  5. Encraft (2009). यसको प्रकाशन काठमाडौंमा साप्ताहिक अवधिमा हुन्छ।.
  6. Pacific Northwest National Laboratory (2024). वितरित हावा बजार रिपोर्ट, 2024 संस्करण: सानो हावा औसत $7,370 प्रति किलोवाट स्थापना र 13% क्षमता कारक 2023 मा।
  7. Lazard (June 2024). ऊर्जाको स्तरीकृत लागत+।
  8. IRENA (2024). 2023 मा नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन लागत।
  9. ओडिसीको कथा प्रति आवास विद्युत खपत, EU।
  10. US Energy Information Administration (2022). औसत आवासीय बिजुली प्रयोग.
  11. यसमा, एस.आर., टी. र एम.पी. (2013). यो विमानस्थलको निर्माण कार्य संयुक्त राज्य अमेरिकाले गरेको हो । जैविक संरक्षण 168, 201-209.