ھن سائيٽ تي ڪجھ ٻوليون مشين ترجمو ٿي سگهي ٿو ۽ غلطيون شامل ڪري سگھن ٿا. ان کي بهتر ڪرڻ ۾ مدد ڏيو انگريزي اصل پڙهو
پائيدار ٽائر، شمسي پينل، بجلي جي پائلون ۽ سج لٿي وقت ٿڌو ڪرڻ واري برج.
کليل تحقيق

فين ديوار

هڪ وڏو روٽر يا صدين هزارن ننڍن روٽرن جو؟ اسان پرکي رهيا آهيون ته ڇا ننڍن فنڪشن جي ديوار، هر هڪ توهان جي ڪمپيوٽر کي ٿڌو ڪرڻ واري جي سائيز جي برابر آهي، شهر جي هوا کي بجلي ۾ تبديل ڪري سگهي ٿي. ھي حساب ڪتاب آھي، انھن حصن سميت جيڪي اڃا تائين ڪم نٿا ڪن.

هر پٿر جي ٽائر جيڪا توهان ڪڏهن ڏٺي آهي سا هڪ ئي منطق تي هلندي آهي: هڪ روٽر جو قدر ڪرڻ جيترو وڏو، ان کي قدر ڪرڻ جيترو مٿي رکڻ ۽ وڏين بيلٽن کي آسمان کي ڌوئي ڇڏي. اهو تمام سٺو ڪم ڪري ٿو. ان کي به ڪرين، روڊن، کليل زمين ۽ سالياني اجازتون گهرجن ۽ جانور ماريندو آهي. اسين ان جي برعڪس خيال کي آزمائڻ چاهيون ٿا.

فن واري ديوار جي اڳيان بلندي، 40 ميٽر ڊگهو ۽ 15 فوٽ مٿاهون، ننڍن فنن جي ماڊول ۾ ڍڪيل، هڪ شخص ۽ بس سان.
فن واري ديوار جو تصور: 40 ميٽر ڊگهو، 15 فوٽ (45 ميٽر) مٿي، 1,800 م² تقريبن 110,000 فنن جي 120 ملي ميٽر ۾ ڍڪيل، 6,900 پلگ ان ماڊول ۾ گروپ ڪيو ويو. Local Solar System بنياد تصور ڊرائنگ.

خيال

هڪ ننڍي محوري فنڪشن کي وٺو جيڪو ڪمپيوٽر کي ٿڌو ڪري ٿو. ان کي پوئتي هلايو: هوا کي روٽر کي ڦيرائڻ ڏيو، ۽ اندروني برشلس موٽر ننڍڙو جنريٽر بڻجي ويندو. Put sixteen of them in a module the size of a pizza box, give each one a shaped funnel that speeds up the air, and cover a wall with thousands of modules.

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

جيڪڏهن هڪ فنڪشن ٽٽي وڃي ته ديوار پنهنجي پيداوار جو هڪ صد هزارون حصو وڃائي ٿي، ۽ جيڪو به ماڻهو اسڪروڊريور سان ان کي تبديل ڪري سگهي ٿو. مونوڊول عام پيڪيجز ۾ موڪليندا آهن. اهي ڇت جي چوٽي تي ويهي سگهن ٿا، عمارت جي ڪنڊ ۾ چڙهي سگهن ٿا يا هاءِ وي جي آواز واري رستي جي پنين کي تبديل ڪري سگهن ٿا.

جتي اهو چمڪي سگهي ٿو

پکي ۽ ڦوٽ. وڏيون ٽرانسپورٽ ٽربينون حيوانن لاءِ هڪ حقيقي مسئلو آهن: فقط گڏيل رياستن ۾ هر سال 140,000 کان 328,000 پکين جي موت جو اندازو آهي.نقصان، خواهش ۽ ماررا، 2013). 150 ميٽر جي روٽر کي 10 rpm تي هلائڻ سان ان جي blade tip π × 150 m × 10 / 60 s ≈ 79 m/s تي هلندي آهي. 120 ملي ميٽر جي پٺيان 10 ملي ميٽر جي mesh ۾ پنهنجين ٽڪرين کي هلڻ جي رفتار تي موٽائي. اڃان تائين ڪنهن به پکين جي وچ ۾ مائڪرو فنڪشنل ديوار سان رابطي جو اندازو نه ڪيو آهي، تنهنڪري ان کي ماپڻ اسان جي پروگرام جو حصو آهي.

ويھ. باد جتي به ڪڙڪي ٿي، اُتي تيز ٿيندي آهي: ڇت جي چوٽي تي، عمارت جي ڪنڊ ۾، روڊ جي ڪناري تي. هڪ وڏو روٽر انھن علائقن تي عمل ڪري نه سگهي. هڪ ماڊول آرري انھن کي پورو ڪري سگھي ٿو.

![شھر جي عمارت جي ڇت تي فنڪشنل ديوار ماڊولز جو هڪ قطار، جتي واءُ ڇت جي چوٽي کان مٿي وڌي ٿي.](/wind/rooftop.svg “شھرت جي چوٽي: ڇت جي مٿان ڦيرگھير واري علائقي ۾ ماڊولز ڇت سان گڏ ويٺا آهن. (اها ’ڪتاب‘ آهي.)

![A vertical strip of Fan Wall modules on the windward corner of an office building.](/wind/facade.svg “بنائڻ واري ڪنڊ: هڪ مڪمل-اوچائي واري سٽاپ جتي عمارت جي چوڌاري وهڪري تيز ٿئي ٿي. (اها ’ڪتاب‘ آهي.)

![Cross-section of a highway with a sound barrier made of Fan Wall modules.](/wind/highway-barrier.svg “هائي وي آواز جي روڪ: ڀت اڳ ۾ ئي شور لاءِ موجود آهي؛ ماڊولز پيدائش وڌائين ٿا. (اها ’ڪتاب‘ آهي.)

لوجسٽڪ ۽ سنڀال. ڪو به کرین، ڪوبه ماهر، ڪوبه خاص نقل و حمل. هڪ سڄي 1,800 م² واري ديوار ۾ تقريبن 1,700 ڪارٽن، چار يا پنج لينڊنگ ڪنٽينر ملندا آهن.

![هڪ ڪارڊ بورڊ جو ڪارٽون جنهن ۾ چار فنڪشنل ديوار ماڊولز، 55 × 55 × 40 سينٽي ميٽر آهن.](/wind/shipping.svg “شحن: هر 55 × 55 × 40 سينٽي ميٽر ڪارٽون ۾ چار ماڊولس، تقريبن 15 ڪلوگرام، هڪ شخص جي هٿان کڻي وڃڻ لاءِ. (اها ’ڪتاب‘ آهي.)

وائن ۽ سج گڏ. هوا رات ۽ سياري ۾ گھڻي وقت تائين ڦهليل هوندي آهي، جڏهن ته سج جا پنل ضعيف هوندا آهن. هڪڙي عمارت تي، اهي ٻئي هڪ ٻئي کي پورو ڪري سگهن ٿا.

فزيڪ، ڳڻپ سان

واء جي ذريعي منتقل ٿيل توانائي A علائقي ۾ P = ½ ρ A v³ آهي، جتي ρ = 1.225 kg/m³ هوا جو دٻاء ۽ v باد جي رفتار آهي. 6 م/س تي هڪ مربع ميٽر ½ × 1.225 × 6³ ≈ 132 W کڻي ٿو؛ 12 م/س تي اهو 1,058 ويٽ کڻي ٿو، اٺ ڀيرا وڌيڪ.

ڪوبه روٽر ان کي سمورو نه وٺي سگهي ٿو، ڇو ته هوا کي رستي کان ٻاهر هلڻ گهرجي. ھي بيٽس حد چوي ٿو ته هڪ کليل روٽر وڌيڪ ۾ ڪڍي سگھي ٿو 16/27 ≈ 59% جو تمام سگھارو آھي.

هڪ ننڍڙو روٽر هڪ ننڍو وڏو روٽر نه آهي. فزيڪ تبديل ٿي ويو.

ھيءُ پهريون سچو مسئلو آھي. 120 ملي ميٽر جي فنڪشنل بليڊ جو ڪورڊ تقريبن 2 سينٽي ميٽر آهي. 6 م/س تي ان جو رينالڊز نمبر Re = v × c / ν ≈ 6 × 0.02 / 0.000015 ≈ 8,000 آهي، هڪ نظام جتي blade پنهنجي ويڪرائي کي گھٽائي ٿو. 2 سينٽي ميٽر جي روٽر کي ٽائرن وانگر ڊزائين ڪيو ويو آهي، جيڪو امپيري ڪاليج ۾ تقريباً 9٪ جي طاقت واري ڪارڪردگي تائين پهتو (Howey، Bansal ۽ Holmes، 2011). ڪمپيوٽر جا فنڪشنل حصا هوا کي ڌڪيندا آهن، نه ته ان کي ڌڪيندا آهن. ان ڪري اسان 5٪ (خوفناڪ)، 10٪ (مرڪزي) يا 20٪ (اميدوار) جي روٽر ڪارڪردگي ۽ فنڪشن کان گريڊ تائين 40، 55 يا 70٪ جي برقي زنجير کي فرض ڪيون ٿا.

ducts مدد ڪري سگهي ٿو. هڪ ڊگھي ڪٽ سان گڏ هڪ ڊفائيزر، “وائس لينس” کي ڪيوشو يونيورسٽي ۾ ترقي ڏني وئي، جيڪا تقريبن 2 کان 5 تائين ھڪ ئي قطر جي روٽر جي طاقت کي وڌائي ٿي (Ohya ۽ Karasudani، 2010). پر هڪ ڊڪٽ frontale جاءِ وٺي ٿو: حوالي سان اڌ کان وڌيڪ توانائي جي استخراج جي ذريعي ڊوائيس جي frontal علائقي کي نه ڏيکاريو ويو آهي (Dighe et al., 2018). اسان جو ماڊل ان کي اتي ختم ڪري ٿو.

مرڪزي اميدن سان سڄي ديوار ڪري ٿو 7 ڪيلوواٽ 6 م/س تي، 34 ڪيلوواٽ 10 م/س تي ۽ 114 ڪيلوواٽ 15 م/س تي. فنڪشنل بيلڊ جي سائيز طاقت کي ٿورو تبديل ڪري ٿي، ڇاڪاڻ ته سڀ سائيز تقريبن 55٪ واري ديوار کي اسپيننگ بليڊ سان coverڪيندا آهن؛ اهو حصن جي ڳڻپ ۽ قيمت کي تبديل ڪندو آهي. ڊائيٽس صرف ته ئي کٽي سگهن ٿا جيڪڏهن اهي هر روٽر جي پيداوار کي ٻه ڀيرا وڌائين، ڇاڪاڻ ته اهي گهٽ فنڪن لاءِ جڳهه ڇڏيندا آهن.

سال ۾ ڪيترو توانائي

اتي واءُ ڪڏهن به ثابت نه آهي. اسان معياري (Rayleigh) واءُ جي ورڇ سان ٽي سائيٽون ماڊل ڪيون ٿا: شهر جي ڇت اوسط 4 م/س،a روڊ جي ڍير 4.5 م/س ۽ آزاد ساحل 6.5 م/س تي حقيقي شھري واءُ ھيڻو آھي: برطانيه جي ڪاربن ٽرسٽ کي ڪيترن ئي عمارتن جا موقعا مليا جيڪي 5 م / س تائين پهچي ويا آهن (Carbon Trust, 2008)، ۽ وارڪ واھ جي آزمائش ۾ 26 عمارتون ماڊل مائڪرو ٽرانسپورٽ جي اوسط طاقت جو عنصر 0.85٪ آهي (Encraft, 2009).

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)

پيماني تي، هڪ عام 3 ميگاواٽ ساحلي ٽائربين 35٪ جي صلاحيت واري عنصر سان هلندڙ 3 MW × 8,760 h × 0.35 ≈ 9.2 GWh سال ۾ پيدا ڪري ٿو: تقريبن 65 ساحلي فنڪشنل ديوارون.

ڇا اهو خرچ ٿيندو

اسان هر حصي جو اندازو هر چورس ميٽر تي ڪيو: پاڻي جي مزاحمت ڪندڙ فنڪشن $3 to $8 ۾ هر هڪ حجم، فريم ۽ mesh، اليڪٽرانڪس، ۽ موجود عمارت تي مائننگ. سڄي ديوار اچي ٿي $0.76 million to $2.43 ملين (مرڪزي $ 1.38 ملين) بغير ڪنارن جي. 20 سالن تائين 7 سيڪڙو رعايت واري شرح تي پکڙيل ، سنڀال سان ، جيڪا هر ڪلوواٽ ڪلاڪ جي قيمت ڏئي ٿي.

سچو پڙهڻ: اڄ جي ڪمپيوٽر جا مشق ڪندڙ، فنڪشنل ديوار جي قيمت اٽڪل $1.20 per kWh on a windy coast and about $5 شهر ۾ مرڪزي صورت ۾. رهائشي ڇت تي شمسي خرچ $0.12 to $0.28، فائدي واري پيماني تي واءُ $0.03 to $0.07 (Lazard LCOE+, جون 2024؛ IRENA، 2024). هڪ بجلي جي پلانٽ طور، تصور اڄ مقابلو نه ڪندو آهي.

ڇا سچو هجڻ گهرجي

انھن جيان نمبرن کي تبديل ڪرڻ لاءِ تحقيق موجود آھي. هڪ ساحلي جاءِ تي جنهن ۾ ducted ماڊول ۽ 65٪ برقي زنجير آهي، هر kWh جي قيمت ٻن شين تي منحصر آهي جن تي اسان ڪم ڪري سگهون ٿا: هر ducted روٽر ڪيئن وائن کي تبديل ڪري ٿو (ان جي اثرائتي ڪارڪردگي) ۽ هڪ مربع ميٽر جي ديوار جي نصب ٿيل قيمت ڇا آهي.

اثرائتي روٽر ڪارڪردگي$200/م²$400/م²$800/م²
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

تحقيقي پروگرام

مرحلوڇا ڪندا آھيونڇا اسان ماپيندا آهيوناندازو ڪيل قيمت
0. Desk studyڊڪشن شڪلن، blade ڊيزائن ۽ برقي ترتيب جو ڪمپيوٽر سمولييشناڳڪٿي ڪيل ڪارڪردگي ۽ نقصان$15k to $30k بيٽا
1. Bench tests20 آف-the-shelf ۽ 20 custom rotors هڪ وائن ٽونل ۾ 3 کان 15 م / سڪارڪردگي واريون ڪٽيون، شروع جي رفتار، شور$30k to $60k بيٽا
2. هڪ ماڊول16- فن ماڊول ڊڪٽس ۽ پاور اليڪٽرانڪس سانماڊول ڪارڪردگي، هڪ سال ٻاهر$25k to $50k بيٽا
3. 10 م² پيلوٽهڪ وڻجارن جي ڪئميرا سان گڏ هڪ ڇت جو پينلتوانائي، آرري نقصان، موجودگي، پکي ۽ ڪڪڙ$60k to $120k بيٽا
4. مڪمل ديوار ڊزائينٺاھ، سرٽيفڪيشن، آخري خرچ ماڊلهر م² جي نصب ٿيل قيمت، هر kWh جي قيمت$50k to $100k بيٽا

0 کان 3 تائين جي مرحلن کي تقريباً $130,000 to $260,000 جي ضرورت آهي. هڪ مڪمل ديوار صرف ان صورت ۾ معنيٰ رکي ٿي جڏهن جهاز فرضي کي تصديق ڪري. سڀ تحقيقات فنڊيشن جي خزاني مان ادا ڪئي ويندي آهي، جيڪا منصوبي جي ضرورتن کي لابراتوار ۽ سپلائرز کان وٺي سرورز ۽ ماڻهن تائين هر شي سان مالي مدد ڪري ٿي؛ خيراتي امدادون هڪ پروگرام لاءِ محفوظ نه ڪيون ويون آهن. مڪمل ٽيڪنيڪل رپورٽ، ماڊل ۽ ان جو ڊيٽا کوليو ويو آهي: ماڊل ڊيٽا ۽ ماڊل ڪوڊ.

ڪيئن مدد ڪري سگھو ٿا

  • پنھنجي صلاحيتن کي آڻ. اسان کي اهڙا ماڻهو گهرجن جيڪي ننڍن روٽرز جي ايئر ڊائناميڪس، وائن ٽونل، پاور اليڪٽرانڪس، ساختي انجنيئرنگ يا پکين جي نگراني ڄاڻن. اُھو ڪم پيش ڪريو.
  • هڪ ڇت مهيا ڪريو. هڪ باد واري پليٽ ڇت جيڪا محفوظ رسائي سان 10 م² پيلوٽ کي گهرائي سگهي ٿي. اسان کي ٻڌاءِ ته اهو ڪٿي آهي ۽ اهو ڪيئن ظاهر ٿئي ٿو.
  • باد جي ڊيٽا کي شيئر ڪريو. جيڪڏھن اوھين ڇت، سمنڊ يا پُل تي موسمي اسٽيشن هلائيندا آھيو ته ھڪڙو ورھ هوا جي ماپڻ اسان کي پيلوٽ جاءِ چونڊڻ ۾ مدد ڏيندو آھي.
  • گھر ۾ آزمايو. هڪ سستو پاڻي جي مزاحمتي فنڪشن، هڪ پل ريڪٽر ۽ هڪ ملٽي ميٽر هوا واري بالڪنيءَ تي هڪ خوبصورت سائنسي منصوبو ٺاهيندا. مختلف وائنز تي ولٽيج ۽ ڪرنٽ ماپيو ۽ اسان کي نمبر موڪليو.
  • بنياد کي مدد ڏيو. خيراتي امدادون خزانو ۽ اسان جي سڀني تحقيق کي جاري رکون، جنهن ۾ هي به شامل آهي.

سرچشما

  1. Howey، D.A.، Bansal، A. ۽ Holmes، A.S. (2011). توانائي جي حاصلات لاءِ سينٽي ميٽر پيماني تي ڍڪيل پٿر جي ٽائرن جو ڊزائين ۽ ڪارڪردگي. سمارٽ مواد ۽ ٺاھ 20، 085021.
  2. Ohya, Y. and Karasudani, T. (2010). هڪ ڍڪيل پٿر جي ٽائرن جو ويڪرو توانائي پيدا ڪرڻ وارو واءُ-لنس ٽيڪنالاجي سان. Energies 3(4), 634-649.
  3. Dighe, V.V., de Oliveira, G., Avallone, F. and van Bussel, G.J.W. (2018). ٽوڪري واري واءُ جي ٽائر جو بهتر بڻائڻ ۽ روٽر جي جاءِ تي حساسيت. وائن انرجي سائنس 3، 221-229..
  4. ڪاربن ٽرسٽ (2008). ننڍي پيماني تي واءُ جي توانائي: پاليسي جا نظريا ۽ عملي رهنمائي.
  5. (2009) ۾. Warwick Wind Trials جي آخري رپورٽ.
  6. پيسائيڪ نورٿ ويسٽ نيشنل ليبارٽري (2024). Distributed Wind Market Report, 2024 edition: نن windي واءُ جي اوسط $ 7,370 per kW installed ۽ 2023 ۾ 13٪ جي صلاحيت جو عنصر.
  7. لازارڊ (جون 2024). انرجيءَ جي سطحي خرچ+.
  8. IRENA (2024). 2023ع ۾ ٻيهر پيدا ٿيندڙ بجلي جي پيداوار جي قيمتون.
  9. ديوار Electricity consumption per dwelling, EU.
  10. US Energy Information Administration (2022). اُڌ رهائشي بجلي جي استعمال.
  11. Loss, S.R., Will, T. and Marra, P.P. (2013). ھنن جي موت جو سبب آمريڪا ۾ پکين جي بيماري جي ڪري ٿيندڙ موت هو. 168، 201-209.