Unele limbi de pe acest site pot fi traduse automat și pot conține erori. Ajută-ne să o îmbunătățim Citiți originalul în limba engleză
Turbine eoliene offshore în picioare într-un cer violet și portocaliu apus de soare, soarele la orizont deasupra unei mări albastru închis.
Iniţiativa Verde · Cercetare deschisă

Peretele ventilatorului

Am pornit să acoperim o clădire cu ventilatoare de calculator care produc electricitate din vânt. Fizica a spus nu acelei versiuni. De asemenea, a indicat una mai bună. Iată toate calculele, ce este dovedit, ce nu este și ce ar fi nevoie pentru a afla.

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

Fiecare turbină eoliană pe care ați văzut-o urmează aceeași logică: un rotor cât mai mare posibil, cât mai înalt posibil. Funcţionează strălucit şi are nevoie de macarale, teren deschis şi ani de permise. Întrebarea noastră este opusă. Pot multe rotoare mici, construite în locurile unde orașele sunt deja, să producă electricitate la un preț rezonabil? Ideea de Fan Wall a fost propusă pentru prima dată în cadrul Fundației Local Solar System în 2020; această pagină este modelul său deschis, actualizat.

Această pagină este scrisă pentru persoanele care ar putea finanța, construi sau testa ideea. Nu este în mod deliberat o broșură de vânzări. Am analizat numerele pentru primul nostru design, am găsit unde eșuează, l-am reproiectat și am analizat din nou numerele. Versiunea scurtă: un perete de ventilatoare pentru calculator pe o fațadă nu poate funcționa, o coroană de rotoare mai mari cu conducte pe marginea unui acoperiș vântos poate produce electricitate reală și nu va bate panourile solare la preț dacă nu putem testa câteva lucruri care să se dovedească a fi bune. Fiecare cifră de mai jos provine din modelul nostru deschis (cod, date).

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 kWhpe m² pe an din coroana îmbunătăţită la un loc cu vânt de 6,5 m/s (central; intervalul 43 până la 509)
225 kWhpe m² pe an din panouri solare de acoperiș pe aceeași clădire (central)
$0.84pe kWh pentru coroana îmbunătățită, cazul central, site-ul cu vânt (interval $0.14 to $6.30); solare de acoperiș: $0.19

Versiunea 1, și de ce nu funcționează

Prima idee a fost o fatada de 40 m lungime si 15 etaje inaltime, acoperita cu aproximativ 110.000 de ventilatoare de 120 mm, fiecare ruland in sens invers astfel incat motorul sa devina un generator. Este o imagine minunată. Eşuează din trei motive, în ordinea importanţei.

Faţada versiunii 1 Fan Wall, lungă de 40 metri şi înaltă de 15 etaje, acoperită cu module de ventilatoare mici, cu o persoană şi un autobuz pentru scară.
Versiunea 1: 1.800 m² de fațadă acoperită cu ventilatoare de 120 mm. Local Solar System Desen conceptual al fundației.

1. Aerul nu poate trece printr-un perete închis. O turbină preia energia din aerul care curge prin ea. Pe o fațadă solidă, vântul se oprește (inginerii o numesc stagnare) și alunecă în sus, în jos și lateral. Chiar dacă fiecare ventilator ar avea un spațiu de 30 cm în spatele său, deschis pe laterale și sus, continuitatea stabilește o limită strictă: tot aerul care intră în cei 1.800 m² de ventilatoare ar trebui să iasă prin aproximativ 39 m² de spațiu, astfel încât acesta să poată trece prin ventilatoare la nu mai mult de 2,2% din viteza vântului. Puterea merge cu cubul de viteză, astfel încât peretele ar menține cu mult sub 0,01% din ceea ce aceleași ventilatoare ar face liber. Măsurătorile din spatele unei placari ventilate reale sunt de acord: 0,2 până la 0,6 m/s de flux de aer în cavitate în vânturi de până la 5 m/s (Salonvaara et al., 2007). Schimbaţi modelul 3D de mai sus la versiunea 1 pentru a vedea: fâşiile de vânt se opresc pe perete şi alunecă în afară.

Secțiunea prin clădire: vântul stagnează pe fațada închisă și se ridică pentru a se întoarce peste marginea acoperișului, unde se află coroana de module.
Unde poate merge aerul. Desen conceptual, versiunea modelului 2.

2. Lamele mici nu funcţionează bine. O lamă de ventilator de 120 mm are o coardă de aproximativ 2 cm. Aerul din jurul său se mișcă la un număr Reynolds de aproape 10.000, un regim în care aripile își pierd cea mai mare parte a raportului lor de ridicare-tracțiune: profilurile netede ale aeronavelor se îmbunătățesc “mai mult de un ordin de mărime” peste un număr critic Reynolds de aproximativ 70.000 (Lissaman, anul 1983). Turbinele măsurate la scară centimetrică ating coeficienți de putere în jur de 9% (Howey, Bansal și Holmes, 2011); un rotor de ventilator de calculator de 10 cm folosit ca turbină a furnizat 28 mW la 5 m/s, aproximativ 4% din puterea vântului prin el prin calculul nostru (Federspiel şi Chen, 2003). Ventilatoarele de calculator sunt concepute pentru a împinge aerul, nu pentru a fi împinse de acesta.

Șase ventilatoare de calculator negre pătrate de 80 mm cu cablurile lor și o protecție pentru degete, pe un fundal alb.
Ventilatoare standard de 80 mm pentru calculator. Versiunea 1 a imaginat aproximativ 110.000 de verii lor puțin mai mari de 120 mm pe o fațadă. Photo: cappie2000 (public domain)

3. Mii de generatoare minuscule risipesc puţinul pe care îl produc. Un motor de ventilator care furnizează o fracţiune dintr-un watt la câţiva volţi poate pierde între 10 şi 40% numai într-un redresor cu diode. Estimarea noastră centrală pentru întregul lanț de la ventilator la rețea este de 54%.

Chiar ignorând în întregime primul motiv (un perete de ventilatoare independent), versiunea 1 ar costa aproximativ $4.20 per kWh on a windy coast and $18 într-un oraș, de douăzeci până la o sută de ori prețul solar pe acoperiș.

Fizica care stabilește limitele

Puterea transportata de vantul printr-o suprafata A este P = ½ ρ A v³, cu densitatea aerului ρ = 1.225 kg/m³. Cubul este totul: la 6 m/s un metru pătrat transportă 132 W, la 12 m/s 1.058 W. În medie, pe parcursul unui an, un acoperiș al orașului cu o viteză medie a vântului de 4 m/s oferă 75 W pe m²; un țărm expus la 6,5 m/s aproximativ 321 W pe m².

Nu există limită. Nici un rotor deschis nu poate extrage mai mult de 16/27 ≈ 59.3% Acesta este un indicator al puterii care curge prin zona sa, deoarece aerul trebuie să se miște în continuare din cale.

Ce poate adăuga un al doilea rotor. Două rotoare în serie (ca treptele unui motor cu reacție) pot ajunge la cel mult 16/25 = 64% Puterea este transmisă prin aria unui rotor, şi infinit de multe numai 2/3 (București, 1986). Un motor cu reacție stivuiește treptele deoarece împinge aerul printr-un miez închis, cu o diferență de presiune uriașă din combustibilul ars. Vântul liber nu oferă o astfel de presiune: fiecare etapă suplimentară încetinește aerul și mai mult, iar aerul lent se varsă în jurul dispozitivului. Câștigurile măsurate ale rotoarelor eoliene contrarotative variază de la 0 la 60%, dar testele recente bine controlate se concentrează la 2 până la 10% (Adema et al., 2026 recenzie).

Ce pot adăuga paletele statorului. Un rotor lasă aerul în vârtej, iar în vârtej se pierde energie. La raporturile mici vârf-viteză ale rotoarelor mici pierderea este mare: rotorul Glauert ideal atinge 0,42 la un raport vârf-viteză de 1, 0,51 la 2 și 0,57 la 5. Lamele fixe din spatele rotorului pot recupera o parte din acesta. Nimeni nu a măsurat acest lucru pe o turbină eoliană; la elice de aeronave astfel de palete au dat 2 până la 5% (Li et al., 2017).

Ce poate adăuga un canal. Un canal cu margine plată („lentila vântului” a Universității Kyushu) reduce presiunea din spatele rotorului și atrage mai mult aer prin el. În testele din tunelul aerodinamic, un difuzor compact cu margine a crescut coeficientul de putere de la 0.37 pentru rotorul gol la între 0.7 și 0.88, în raport cu suprafața rotorului, dar doar la 0.48 până la 0.54 în raport cu întreaga margine (Ohya și Karasudani, 2010). Aceasta este problema: pe metru pătrat de suprafață frontală, conductele nu au depășit niciodată limita Betz, “în practică factori de creștere a puterii peste 3 nu au fost niciodată atinși”, iar turbinele cu conducte au avut “mai mult de 50 de ani. Până acum fără niciun succes comercial” (Van Bussel, 2007). Cea mai scumpă încercare recentă, FloDesign/Ogin, și-a înlăturat turbinele în șase luni și a fost lichidată în 2017 (Editura Gipe, 2017).

Cinci turbine eoliene mici pe stâlpi albi înalți, fiecare rotor înconjurat de un inel rotund cu marginea plată, pe un cer înnorat.
Turbine eoliene cu lentile în campusul Ito al Universității Kyushu, Japonia: fiecare rotor se rotește într-un inel cu margine plată, idee împrumutată de conducta modulului nostru. Photo: Hot cake syrup, CC BY-SA 3.0

Dimensiunea contează din cauza numărului Reynolds. Am calculat cel mai bun rotor posibil pentru fiecare dimensiune cu un model de moment al elementului-lamă (optimul lui Glauert cu rotație a urmei, pierderi ale vârfului și butucului și un raport de ridicare-tragere care scade cu numărul Reynolds, din profiluri aerodinamice măsurate cu Reynolds scăzut, cum ar fi Selig’s SG6043):

Diametrul rotoruluiLame, raportul vârf-vitezăNumărul Reynolds (75% rază)Cel mai bun design Cp
4 cm8, 1.254,5000.23
12 cm (ventilator computer)8, 1.512,0000.29
25 cm8, 2.020,0000.36
50 cm (modul îmbunătăţit)6 la 7, 2.543,0000.39 to 0.40
1 m6, 3.074,0000.42
7 m (turbină mică)8, 4.5265,0000.49

Acestea sunt plafoane pentru lame construite special, înainte de pierderile din lumea reală. Ca o verificare, o turbină portabilă de 39 cm proiectată special a măsurat 0.32, în timp ce modelul nostru dă aproximativ 0.39 pentru acea dimensiune (Kishore, Coudron și Priya, 2013): presupunem, prin urmare, că primul hardware atinge 65 până la 90% din valoarea de proiectare și mult mai puțin pentru rotoarele centimetrice, unde domină separarea laminară.

O turbină eoliană mică cu trei pale, montată pe un turn subțire într-un tunel de vânt, în fața unei rețele mari de clapete metalice acționate de motoare.
O turbină eoliană model într-un tunel de vânt la Universitatea din Oldenburg, Germania, în fața unei grile active de clapete acționate de motor care agită aerul într-o turbulență controlată. Faza 1 a foii noastre de parcurs este un test de acest gen. Photo: Schottler, Reinke, Hölling, Whale, Peinke and Hölling, CC BY 3.0

Direcția vântului. Un modul fix folosește doar partea din vânt care bate în el. Puterea scade aproximativ cu cuburile unghiului de nealiniere pentru rotoarele deschise și mai ușor pentru conducte (Tamaro et al., 2024; Richmond-Navarro et al., 2022). Cu un vânt moderat predominant, un modul cu care se confruntă menține aproximativ 47% De aceea, un rotor aliniat întotdeauna ar avea o energie mai mare. Versiunea 1 a presupus 100%.

Designul îmbunătățit: o coroană pe marginea acoperișului orientată spre vânt

Luați toate cele de mai sus și designul aproape se scrie singur: rotoare mai mari unde numărul Reynolds este mai bun, în conducte care le protejează și le accelerează, stând libere unde poate trece aerul, cu fața spre vântul predominant în locul unei clădiri unde fluxul este cel mai puternic. Acest loc este marginea acoperișului. Aerul care lovește fațada se ridică și se întoarce peste margine; deasupra unei muchii a acoperișului în sus, viteza vântului este de 1,06 până la 1,25 ori mai mare decât cea de la înălțimea acoperișului, dar numai de 0,38 ori atunci când acea margine este în jos (București, 2006).

Fiecare modul are o suprafață de 725 mm pătrat: un rotor cu șapte palete de 0,5 m într-un canal compact pentru lentile de vânt, cinci palete ale statorului care recuperează unele turbulențe și transportă un generator de 50 până la 300 W, o plasă de protecție inoxidabilă și o placă de alimentare sigilată cu urmărirea punctului de putere maximă. Două rânduri formează o coroană de 1,45 m înălțime pe șine de oțel deasupra parapetului. O singură persoană poate ridica un modul și îl poate schimba.

Secțiune prin modulul îmbunătățit: plasă de protecție, rotor cu șapte palete, conductă cu margine plată, palete stator și pod generator, cu dimensiuni.
Modulul îmbunătățit. Desen conceptual, versiunea modelului 2.

Lamele nu sunt ghicite. Modelul le proiectează pentru numărul Reynolds pe care îl vor vedea efectiv, aproximativ 45.000 la 6 m/s: coardă de 62 mm în apropierea rădăcinii conică până la 36 mm la vârf, răsucire de la 38° la 10°, un raport design vârf-viteză de 2,5. La 6 m/s rotorul se rotește la aproximativ 700 rpm; vârfuri sale se mișcă cu aproximativ 30 m/s într-un vânt de 10 m/s, mai puțin de jumătate din cele 79 m/s ale unei turbine mari.

Planul de elice și un tabel de coardă, răsucire, numărul Reynolds și raportul lift-to-drag la șapte raze.
Cordul și răsucirea lamei din modelul momentului de rotire al elementelor lamei.

Numerele cinstite

Pentru a face o comparație corectă, se ia în considerare suprafața frontală pe metru pătrat: o fațadă, un acoperiș și o barieră de autostradă concurează pentru același lucru, o suprafață orientată spre vânt. Valorile centrale, cu întregul interval pesimistic-optimist în Datele despre model. Energia include direcția vântului, turbulența (pierdere de 5 până la 15%) și disponibilitatea (92 până la 97%). Costul energiei: 20 de ani la o rată reală de actualizare de 7%, întreținerea 2-5% din investiție pe an.

ProiectareCp pe zona frontalăkWh pe m² pe an, locaţie cu vânt / oraşFactor de capacitate, vânt / orașCost instalat pe m²Cost pe kWh, vânt / orașAmortizare simplă la 0,19 USD/kWh
A. Versiunea 1, ventilatoare standard de 120 mm (independente)0.04523 / 55.2% / 1.2%$765$4.21 / $18.0niciodată
A2. Rotoare personalizate de 120 mm0.08945 / 115.2% / 1.2%$805$2.23 / $9.45niciodată
B0. 0,5 m rotoare deschise, coroana0.148125 / 349.3% / 2.5%$1,192$1.19 / $4.37niciodată
B. Îmbunătățit: 0,5 m canalizat, stator, coroană0.164159 / 4310.7% / 2.9%$1,074$0.84 / $3.10niciodată (cel mai bun caz: 4,5 ani cu vânt)
B2. Ca B plus un rotor contra-rotativ0.174168 / 4610.7% / 2.9%$1,245$0.92 / $3.40niciodată
B3.B ca barieră independentă0.164128 / 328.6% / 2.2%$944$0.92 / $3.66niciodată
Sistem solar pe acoperiș, aceeași clădire22512%$410$0.1910,6 ani
Solar pe fatada sudică1397.6%$630$0.4731 de ani
Turbină de 10 kW, rotor de 7 m pe un catarg de 18 până la 30 m0,35 pe rotor31.600 / 10.300 kWh per turbină36% / 12%8.910 dolari pe kW$0.35 / $1.0827 de ani de vânt

Ce spune tabelul:

  • Conducta își merită locul, doar. Pe m² frontal, modulele canalizate (B) bat aceleași rotoare în aer liber (B0) cu aproximativ 10 până la 30%, mai ales pentru că tolerează mai bine direcția vântului. De asemenea, oferă o gardă, un vârf mai liniștit și un loc pentru stator.
  • Al doilea rotor nu se plătește. Adaugă aproximativ 6% energie pentru un cost cu 16% mai mare. Un modul eolian multi-etajat în stilul unui motor cu reacție este limitat de fizică, nu de ambiție.
  • Doar modulele orientate spre vânt plătesc. O coroană în jurul acoperișului câștigă doar 55% pe modul în comparație cu partea orientată spre vânt, deoarece celelalte părți se îndreaptă departe de vântul predominant în cea mai mare parte a timpului. La clădirea noastră de referință (40 × 20 m, înălțime 45 m) coroana sensibilă este numai partea cu vânt: 60 m², aproximativ $ 64.000, aproximativ 9.500 kWh pe an într-un loc cu vânt, 2.600 într-un oraș. Aceiași bani în sistemul solar de acoperiș cumpără aproximativ 155 m² de panouri care produc aproximativ 35.000 kWh pe an.
  • În orașe nu poate concura. Microturbinele eoliene montate pe clădiri au un istoric slab: 26 de turbine din Warwick Wind Trials au avut în medie un factor de capacitate de 0,85% (Encraft, 2009), şi cele trei turbine de pe London’s Turnul Strata din București Au fost oprite după plângeri de zgomot și vibrații.

Pentru scară, flota eoliană mică din SUA a avut în medie un factor de capacitate de 14 până la 16% și $6,680 to $9.630 per kW instalat în 2024 și 2025 (PNNL Distributed Wind reports). Coroana noastră aterizează la aproximativ 6.300 de dolari pe kW nominal, în același interval, ceea ce este un semn că estimarea costurilor nu este fantezie.

O turbină eoliană mică cu trei palete, cu o elice galbenă în coadă, pe vârful unui turn înalt de zăbrele, pe un cer albastru deasupra copacilor.
O turbină eoliană mică Bergey Excel pe un turn de zăbrele la situl de compostare al orașului Portland, Oregon. Turbinele mici pe catarge înalte ca acesta sunt ultimul rând al tabelului de mai sus. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Ceea ce este dovedit, plauzibil și speculativ

Dovedit (manual sau măsurat): Puterea în vânt și limita Betz; plafonul de 16/25 pentru două rotoare; că conductele cresc puterea pe suprafața rotorului, dar nu dincolo de aproximativ Betz pe suprafața frontală; că lamele mici cu numere Reynolds sub aproximativ 70.000 pierd eficiență; că un perete închis nu are flux prin el; că marginile acoperișului accelerează fluxul în sus; că microturbinele montate pe clădiri în orașe au avut performanțe slabe.

Plauzibil (acceptat, dar nu măsurat pentru acest proiect): un rotor de 0,5 m conceput pentru Reynolds 45.000 ajungând la un coeficient de putere în jurul valorii de 0,3 gol și 0,55 pe suprafața rotorului într-un canal compact cu margine; eficiență a lanțului de 75% de la rotor la rețea cu generatoare de 50 până la 300 W și MPPT la nivel de modul; cost instalat aproape de 1.000 $ per m² pentru un prim proiect.

Speculativ (trebuie măsurat): cât de mult pierd conductele împachetate unul lângă altul unul față de celălalt (presupunem 10 până la 30%); accelerația reală și turbulența la o coroană pe o anumită clădire; durabilitatea a mii de rulmenți peste 20 de ani de rafale, gheață și praf; zgomot și vibrații transmise în clădire; interacțiunea cu viața sălbatică cu conductele plasate (turbinele mari ucid aproximativ 140.000 până la 328.000 de păsări pe an în SUA (Loss, Will and Marra, 2013); clădirile din sticlă ucid între 365 și 988 milioane (Loss et al., 2014); nimeni nu are date pentru modulele de margine a acoperișului).

Trei deschideri rotunde în vârful curbat al unui turn de sticlă închisă la culoare, fiecare ținând un rotor de turbină eoliană, pe un cer albastru.
Cele trei turbine eoliene construite în vârful Strata SE1, un turn rezidențial din Londra, în 2012. Photo: Cmglee, CC BY-SA 3.0

Ce ar trebui să fie adevărat

Pentru coroana pe un teren cu vânt de 6,5 m/s, costul electricității depinde de două lucruri la care putem lucra: câtă energie furnizează fiecare metru pătrat de suprafață frontală și ce costuri are instalația.

Cp pe zona frontală300 $ pe m²500 $ pe m²800 $ pe m²1.100 $ pe 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

Unde poate câștiga și unde nu poate

Poate câştiga:

  • Clădiri înalte şi locuri de coastă unde bate vântul, ca o completare la energia solară: vântul de pe marginea acoperişului atinge vârfuri noaptea, iarna şi în timpul furtunilor, când panourile solare produc puţin.
  • Acoperișuri deja pline sau umbrite. O coroană folosește marginea, nu suprafața acoperișului și nu concurează cu panourile, plantele sau terasele.
  • Alimentare off-grid unde cablurile sunt scumpe: Senzori, iluminat, echipamente de telecomunicații, stații meteo pe poduri, catarge și structuri costiere.
  • Bariere care există deja: Bariere de zgomot autostrăzi și căi ferate, ziduri de mare și parapete de poduri, unde structura este plătită.
  • Vizibilitate și educație. O coroană care se rotește este o declarație publică, iar un panou solar nu este; școlile, muzeele și clădirile de referință apreciază acest lucru.
Peste o duzină de turbine eoliene albe, mici, pe catarge scurte, înghesuite de-a lungul unui acoperiș plat, deasupra unei plăci cu numele unui magazin, cu copaci în spatele lor.
Mai mult de o duzină de turbine mici pe două acoperișuri în Morro Bay, California, în 2011. Punerea rotoarelor pe un acoperiș este ușoară; a le face să se plătească este partea grea, după cum au arătat încercările cu vântul din Warwick. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Nu poate câștiga:

  • Ca sursă ieftină de energie electrică în vrac. Costul parcurilor eoliene și solare mari $0.04 to $0,10 per kWh; nimic pe o clădire nu se apropie.
  • În străzile orașului adăpostite și suburbiile joase, unde vântul mediu este sub 4 până la 5 m / s la înălțimea acoperișului.
  • Plat pe o fatada. Indiferent de modul in care sunt proiectate rotoarele, un perete inchis nu are flux de aer prin el.

Foaia de parcurs a dezvoltării și cât ar costa

FazăMuncăDecizia pe care o permiteCostul estimatTimp
0. Studiu de proiectareProiectare palete si conducte, CFD a unui modul si a unei matrice 3×3, topologie electrica, model de cost cu un producatorEste Cp pe suprafața frontală peste 0,2 plauzibil într-un array?$30k to $60k3-4 luni
1. Tunel de vântTrei rotoare, trei conducte, stator pornit şi oprit, apoi o matrice 3 × 3; 3 până la 15 m/s, înclinare de 0 până la 45°Cp măsurat, pierderea matricei, viteza de pornire, zgomot$60k to $120k4-6 luni
2. Modulul prototipGenerator, placă de alimentare, modul sigilat; teste de anduranță, gheață, ploaie și acustică (metoda IEC 61400-11)Eficiența și durabilitatea modulelor$50k to $100k6 luni
3. Pilot pe acoperiș10 până la 20 de module pe o margine cu vânt, anemometre cu ultrasunete sau lidar, un an de date, cameră pentru animale sălbaticekWh real pe m², disponibilitate, zgomot în clădire$80k to $150k12 luni
4. Calea produsuluiInginerie structurală şi de faţadă, bază de proiectare IEC 61400-2, certificare UK MCS 006 sau US ACP 101-1, conformitate electrică şi cu protecţia la foc, asigurareUn produs pe care proprietarul clădirii îl poate cumpăra$100k to $250k12-18 luni

Fazele 0-3 necesită aproximativ $220,000 to $430,000 și doi ani. Fiecare fază are un punct de oprire clar: dacă tunelul aerodinamic nu arată o Cp frontală în apropierea valorii 0,2 într-un array, ne oprim acolo și publicăm motivul.

De cine avem nevoie

  • Aerodinamist cu experiență în domeniul rotoarelor cu conducte și Reynolds scăzut, pentru proiectarea și revizuirea palelor, a conductei și a statorului.
  • Un tunel de vânt universitar sau comercial, cu un inginer CFD pentru a planifica testele și modelul de interacțiune array.
  • Inginer electronic de putere pentru generatoare mici cu magneti permanenți, redresare activă, MPPT și colectare DC din multe module.
  • Inginer structural și de fațadă pentru sarcinile vântului pe coroană (EN 1991-1-4 / ASCE 7), fixare, gheață și oboseală.
  • Acustician pentru zgomotul tonal și vibrațiile transmise în clădire.
  • Specialist în vânt urban pentru a măsura și modela vântul la marginile acoperișurilor candidate înainte de a se construi ceva.
  • Certificare și conformitate: standardele de vânt mic (IEC 61400-2, -11, -12-1), codurile electrice și de incendiu și o asigurare dispusă să acopere un pilot.
  • Ecologul pentru a proiecta monitorizarea păsărilor și liliecilor.
  • Partener de producție în turnarea prin injecție sau rotomoldare pentru a prețui lamele și conductele la volum.

O idee mai bună este binevenită

Peretele ventilatorului este un răspuns la o întrebare mai largă: cum pot locurile în care locuiesc deja oamenii să producă, să stocheze sau să economisească mai multă energie curată decât astăzi? Dacă cifrele de pe această pagină vă conving că o abordare diferită ar fi mai bună, vrem să auzim. Solarul de pe acoperiș care produce și căldură, stocarea termică, energia recuperată din rețeaua de apă, căldura reziduală sau timpul mai inteligent al cererii ar putea bate o coroană de vânt pentru multe clădiri. idea radar le compară, și fiecare are propriul articol scris cu aceeași onestitate pe care o aplicăm aici.

Unii membri ai Fundației pot avea contacte care ar putea auzi un pitch. Pentru a fi prezentată, o idee are nevoie de un model real care să funcționeze și care produce cu adevărat energie electrică, iar puterea sa să fie măsurată pe un instrument, nu revendicată; tocmai de aceea această pagină se termină într-un tunel aerodinamic și un pilot pe acoperiș, mai degrabă decât într-o schiță. Sunt binevenite și ideile pe hârtie: dacă fizica și numerele sunt solide, le putem publica aici pe site. Dar strângerea de capital fără un model de lucru este foarte dificilă, iar nimic aici nu este o promisiune de finanțare, randamente sau introduceri. Standardul este cel pe care această pagină încearcă să-l îndeplinească: arată numerele, spune ce te-ar dovedi greșit și propune cel mai ieftin test.

Un anemometru cu ultrasunete alb, cu trei perechi de brațe senzoriale pe un catarg deasupra unei mlaștini, cu o elice și alte instrumente deasupra.
Un anemometru cu ultrasunete la Whim Moss, Scoția. Acesta măsoară viteza și direcția vântului cu impulsuri de sunet și nu are piese în mișcare. Un pilot de pe acoperiș ar înregistra vântul la coroană cu instrumente ca acesta. Photo: M J Richardson, CC BY-SA 2.0

Cum poți ajuta

  • Aduceți-vă expertiza. Dacă lucrați în oricare dintre domeniile de mai sus, oferiți o sarcină. Chiar și o oră de revizuire a modelului nostru este valoroasă.
  • Oferiți un acoperiș vântos. O clădire înaltă pe o coastă, deal sau câmpie deschisă cu acces sigur la acoperiș ar putea găzdui pilotul. Spune-ne unde este și în ce direcție bate vântul de obicei.
  • Partajează datele despre vânt. Un an de măsurători ale vântului de pe un acoperiș, pod sau catarg de coastă ne ajută să alegem site-ul pilot.
  • Verifică-ne calculele. - Nu. Model Este deschis. Dacă găsiți o eroare, spuneți-ne: am prefera să fie corectate acum decât după un pilot.
  • Propune o idee mai bună. Trimite-l prin e-mail. Formular de contribuție Cu problema pe care o rezolvă, verificarea fizică, un cost aproximativ pe kWh și cel mai ieftin test care ar putea dovedi că greșește.

Surse

  1. Salonvaara, M., Karagiozis, A., Pazera, M. şi Miller, W. (2007). Cavitățile de aer din spatele placajelor: ce am învățat? Conferința Buildings X.
  2. Lissaman, P.B.S. (1983). Profiluri aerodinamice cu număr Reynolds scăzut. Revizuire anuală a mecanicii fluidelor 15, 223-239.
  3. Howey, D.A., Bansal, A. și Holmes, A.S. (2011). Proiectarea și performanța unei turbine eoliene învelite la scară centimetrică pentru recoltarea energiei. Materiale şi Structuri Inteligente 20, 085021.
  4. Federspiel, C.C. şi Chen, J. (2003). Senzor alimentat cu aer. Proceedings of IEEE Sensors 2003, 22-25.
  5. În Newman, B.G. (1986). Teoria actuatorului-disc multiplu pentru turbine eoliene. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 24, 215-225.
  6. Adema, N. et al. (2026). Wind Energy Science 11, 2037-2051, inclusiv o revizuire a câștigurilor măsurate cu rotoare duble.
  7. Ștefănescu, C., Ștefan, D., Ștefănescu, G. et al. (2017). Proiectarea si validarea experimentala a paletelor de recuperare a vortexului pentru sisteme de propulsie cu elice. AIAA 2017-3571.
  8. Ohya, Y. și Karasudani, T. (2010). O turbină eoliană învelită care generează o putere mare de ieșire cu tehnologia lentilelor eoliene. Energies 3(4), 634-649.
  9. Van Bussel, G.J.W. (2007). Stiinta obtinerii unui cuplu mai mare din vant: experimente cu difuzoare si teoria revizuite. Journal of Physics: Conference Series 75, 012010.
  10. În Gipe, P. (2017). Fondul de pensii Kiwi pierde 50 milioane dolari în fiasco-ul turbinei Ogin.
  11. Giguère, P. şi Selig, M.S. (1998). Noi profiluri pentru turbine eoliene mici cu axă orizontală. Journal of Solar Energy Engineering 120(2), 108-114.
  12. Kishore, R.A., Coudron, T. și Priya, S. (2013). Turbine eoliene portabile de mici dimensiuni (SWEPT). Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 116, 21-31.
  13. Bottasso, C.L., Campagnolo, F. și Tamaro, S. (2024). Despre puterea și controlul unui rotor nealiniat: dincolo de legea cosinusului. Științele Energiei Eoliene 9, 1547-1575.
  14. Richmond-Navarro, G., Uchida, T. şi Calderón-Muñoz, W.R. (2022). Performanța turbinei eoliene învelite în condiții de curgere turbulentă. Ingineria vântului 46, 518-528.
  15. În Mertens, S. (2006). Energia eoliană în mediul construit: efectele concentratoare ale clădirilor. Teză de doctorat, TU Delft (după Mertens, 2003, Wind Engineering 27(6)).
  16. În: Enciclopedia (2009). Raportul final al încercărilor cu vânt din Warwick.
  17. Pacific Northwest National Laboratory (2025, 2026). Rapoarte de piață distribuite și actualizări ale datelor tehnologice.
  18. Departamentul de Energie al SUA și NREL (2025). Benchmark-uri de cost pentru sistemele fotovoltaice solare, Q1 2025: acoperiș comercial $1.95 to $1.98 pe W.
  19. Lazard (iunie 2026). Costul de energie nivelat+, versiunea 19.
  20. Administrația de Informații Energetice a SUA (2025). Prețul mediu al energiei electrice pe sectoare, 2024; Eurostat, Statisticile privind prețurile energiei electrice.
  21. Loss, S.R., Will, T. și Marra, P.P. (2013). Estimări ale mortalității de coliziune a păsărilor la instalațiile eoliene din Statele Unite. Biological Conservation 168, 201-209.
  22. Pierdere, S.R., Will, T., Pierdere, S.S. și Marra, P.P. (2014). Coliziunile dintre păsări în Statele Unite. The Condor 116(1), 8-23.
  23. Grant, A., Johnstone, C. și Kelly, N. (2008). Conversia energiei eoliene urbane: potențialul turbinelor cu conductă. Energia regenerabilă 33(6), 1157-1163. O idee similară pe care o vom testa: conducte prin parapet conduse de diferența de presiune dintre fațadă și acoperiș.