Niektoré jazyky na tejto stránke môžu byť strojovo preložené a môžu obsahovať chyby. Pomôžte nám ho vylepšiť Prečítajte si anglický originál
Veterné turbíny na mori stojace vo fialovej a oranžovej západe slnka, slnko na obzore nad tmavo modrým morom.
Zelená iniciatíva · Otvorený výskum

Fan Wall (fan wall)

Vydali sme sa pokryť budovu počítačovými ventilátormi, ktoré vyrábajú elektrinu z vetra. Fyzika povedala nie tejto verzii. Tiež ukázala na lepšiu. Tu je všetka matematika, čo je dokázané, čo nie je a čo by bolo potrebné zistiť.

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

Každá veterná turbína, ktorú ste videli, sa riadi rovnakou logikou: jeden rotor čo najväčší a čo najvyšší. Funguje skvele a potrebuje žeriavy, otvorenú pôdu a roky povolení. Naša otázka je opačná. Môže veľa malých rotorov, zabudovaných do miest, kde už sú mestá, vyrábať elektrinu za cenu, ktorá má zmysel? Myšlienka Fan Wall bola prvýkrát navrhnutá v rámci nadácie Local Solar System v roku 2020; táto stránka je jej otvoreným, aktualizovaným modelom.

Táto stránka je napísaná pre ľudí, ktorí by mohli financovať, budovať alebo testovať myšlienku. Zámerne nejde o predajnú brožúru. Prešli sme číslami pre náš prvý dizajn, zistili sme, kde zlyháva, prepracovali ho a prešli číslami znova. V krátkosti: stena počítačových ventilátorov na fasáde nemôže fungovať, koruna väčších potrubných rotorov na veternom okraji strechy môže vyrábať skutočnú elektrinu a nebude to predbiehať solárne panely v cene, pokiaľ sa niekoľko vecí nedá otestovať. Každý obrázok nižšie pochádza z nášho otvoreného modelu (kód, údaje).

2.2%Priemerná rýchlosť vetra môže nanajvýš prechádzať cez ventilátory umiestnené plocho na uzavretej fasáde: vzduch nemá kam ísť
159 kWhna m² za rok zo zlepšenej koruny vo veternom mieste 6,5 m/s (stredné; rozsah 43 až 509)
225 kWhna m² za rok zo strešných solárnych panelov v tej istej budove (centrálna)
$0.84za kWh pre vylepšenú korunu, centrálny prípad, veterné miesto (rozsah $0.14 to $6.30); strešný solár: $0.19

Verzia 1, a prečo to nefunguje

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. Je to krásny obrázok. Zlyháva z troch dôvodov, v poradí podľa dôležitosti.

predná fasáda verzie 1 Fan Wall, dlhá 40 metrov a vysoká 15 poschodí, pokrytá modulmi malých ventilátorov, s osobou a autobusom pre mierku.
Verzia 1: 1800 m² fasády pokrytej 120 mm ventilátormi. Local Solar System Foundation concept drawing.

1. Vzduch nemôže prechádzať cez uzavretú stenu. Turbína čerpá energiu zo vzduchu, ktorý ňou prúdi. Na pevnej fasáde sa vietor zastaví (inžinieri to nazývajú stagnácia) a kĺže hore, dole a do strán. Aj keby mal každý ventilátor za sebou 30 cm medzeru, otvorenú po stranách a hore, kontinuita stanovuje tvrdý limit: všetok vzduch vstupujúci do 1800 m² ventilátorov by musel opustiť cez približne 39 m² medzeru, takže by mohol prechádzať ventilátormi pri maximálnej rýchlosti vetra 2,2%. Výkon ide ruka v ruke s rýchlosťou, takže stena by sa udržala pod 0,01% toho, čo by rovnaké ventilátory robili voľne stojace. Merania za skutočným vetraným obkladom súhlasia: 0,2 až 0,6 m/s prietoku vzduchu v dutine pri vetre do 5 m/s (Salonvaara et al., 2007). Prepnite 3D model hore na verziu 1, aby ste to videli: veterné prúdy sa zastavia pri stene a odkĺznu.

Rez cez budovu: vietor stagnuje na uzavretej fasáde a stúpa, aby sa otočil nad strešným okrajom, kde je umiestnená koruna modulov.
Kam môže ísť vzduch. Konceptový výkres, model verzie 2.

2. Malé lopatky pracujú zle. Lopatka ventilátora s priemerom 120 mm má šnúru dlhú približne 2 cm. 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). Merané turbíny v centimetrovom meradle dosahujú výkonové koeficienty okolo 9% (Howey, Bansal a Holmes, 2011); 10 cm počítačový ventilátor rotora použitý ako turbína poskytol 28 mW pri rýchlosti 5 m/s, čo je podľa našich výpočtov asi 4% výkonu vetra naprieč ním (Federspiel a Chen, 2003). Počítačové ventilátory sú tvarované tak, aby tlačili vzduch, nie aby boli ním tlačené.

Šesť štvorcových čiernych 80 mm počítačových ventilátorov s káblami a ochranou prstov na bielom pozadí.
Štandardné 80 mm počítačové ventilátory. Version 1 imagined about 110,000 of their slightly larger 120 mm cousins on one facade. Photo: cappie2000 (public domain)

3. Tisíce malých generátorov plytvajú tým, čo vyrobia. Motor ventilátora, ktorý dodáva zlomok wattu pri niekoľkých voltoch, môže stratiť 10 až 40% len v diódovom usmerňovači. Náš centrálny odhad pre celý reťazec od ventilátora po sieť je 54 %.

Dokonca aj bez ohľadu na prvý dôvod (voľne stojaca stena ventilátorov), verzia 1 by stála okolo $4.20 per kWh on a windy coast and $18 v meste, dvadsať až stokrát viac ako cena strešného solárneho systému.

Fyzika, ktorá určuje hranice

Sila vetra cez plochu A je P = ½ ρ A v³, s hustotou vzduchu ρ = 1.225 kg/m³. Kocka je všetko: pri 6 m/s meter štvorcový nesie 132 W, pri 12 m/s 1058 W. Priemerne za rok, mestská strecha s 4 m/s vetrom ponúka okolo 75 W na m²; vystavené pobrežie pri 6.5 m/s približne 321 W na m².

Bez obmedzenia. Žiadny otvorený rotor nemôže odstrániť viac ako 16/27 ≈ 59.3% Vzduchový filter je schopný odvádzať len malú časť energie prúdiacej jeho plochou, pretože vzduch sa musí neustále pohybovať z cesty.

Čo môže pridať druhý rotor. Dva rotory v sérii (ako stupne prúdového motora) môžu dosiahnuť maximálne 16/25 = 64% Výkon cez plochu jedného rotora, a nekonečne veľa len 2/3 (Bratislava, 1986). Prúdový motor má viac stupňov, pretože tlačí vzduch cez uzavreté jadro s obrovským rozdielom tlaku zo spaľovaného paliva. Voľný vietor takýto tlak neposkytuje: každý ďalší stupeň spomaľuje vzduch ešte viac a pomalý vzduch sa rozlieva okolo zariadenia. Namerané zisky protibežne rotujúcich veterných rotorov sa pohybujú od 0 do 60%, ale nedávne dobre kontrolované testy sa zhromažďujú na 2 až 10% (Adema et al., 2026 review).

Čo môžu statorové lopatky pridať. Rotor necháva vzduch vírivý a vír je stratená energia. Pri nízkych pomeroch špičky k rýchlosti malých rotorov je strata veľká: ideálny Glauertov rotor dosahuje 0,42 pri pomere špičky k rýchlosti 1, 0,51 pri 2 a 0,57 pri 5. Pevné lamely za rotorom dokážu časť z nej regenerovať. Nikto to nezmeral na veternej turbíne; na vrtuliach lietadiel takéto lopatky dávajú 2 až 5% (Li et al., 2017).

Čo môže kanál pridať. Kanál s plochým okrajom („veterná šošovka“ Kyushu University) znižuje tlak za rotorom a prenáša cez neho viac vzduchu. V testoch vo veternom tuneli kompaktný difúzor s okrajmi zvýšil koeficient výkonu z 0,37 pre holý rotor na medzi 0,7 a 0,88, vzhľadom k ploche rotora, ale iba na 0,48 až 0,54 vzhľadom k celému okraja (Ohya a Karasudani, 2010). V tom je háčik: na meter štvorcový čelnej plochy, kanály nikdy neprekonali Betz limit, “v praxi sa nikdy nedosiahli faktory zvýšenia výkonu nad 3”, a kanálové turbíny mali “viac ako 50 rokov. Zatiaľ bez komerčného úspechu” (van Bussel, 2007). Najdrahší nedávny pokus, FloDesign/Ogin, odstránil svoje turbíny do šiestich mesiacov a bol likvidovaný v roku 2017 (Bratislava: SME, 2017).

![Päť malých veterných turbín na vysokých bielych stĺpoch, každý rotor obklopený kruhovým prstencom s plochým okrajom, proti zamračenej oblohe.](../../../assets/initiatives/wind-lens-kyushu.jpg “Veterné turbíny s šošovkami v areáli Ito univerzity Kyushu v Japonsku: každý rotor sa točí vo vnútri prstenca s plochým okrajom, myšlienka, ktorú si požičal kanál nášho modulu. Foto: Horúci koláčový sirup, CC BY-SA 3.0)

Veľkosť je dôležitá kvôli Reynoldsovmu číslu. Vypočítali sme najlepší možný rotor pre každú veľkosť pomocou hybnostného modelu lopatiek a prvkov (Glauertovo optimum s rotáciou v smere vetra, stratami na špičke a náboji a vztlak-vztlakový pomer, ktorý klesá s Reynoldsovým číslom, z meraní nízko-Reynoldsových profilov ako Selig’s SG6043):

Priemer rotoraPomer rýchlosti špičky k rýchlosti čepeleReynoldsovo číslo (75% polomer)Najlepší dizajn Cp
4 cm8, 1.254,5000.23
12 cm (ventilátor počítača)8, 1.512,0000.29
25 cm8, 2.020,0000.36
50 cm (vylepšený modul)6 až 7, 2.543,0000,39 až 0,40
1 m6, 3.074,0000.42
7 m (malá turbína)8, 4.5265,0000.49

Toto sú stropy pre účelovo postavené lopatky, pred skutočnými stratami. Ako kontrolný príklad, špeciálne navrhnutá 39 cm prenosná turbína meria 0.32, kde náš model vychádza z hodnoty 0.39 pre túto veľkosť (Kishore, Coudron a Priya, 2013): predpokladáme preto, že prvý hardvér dosiahne 65 až 90% konštrukčnej hodnoty a oveľa menej pre centimetrové rotory, kde dominuje laminárne oddelenie.

![Malý trojlistový model veternej turbíny na štíhlej veži vo veternom tuneli, pred veľkou mriežkou kovových klapiek poháňaných motormi.](../../../assets/initiatives/wind-tunnel-oldenburg.jpg “Model veternej turbíny vo veternom tuneli na univerzite v Oldenburgu, Nemecko, pred aktívnou mriežkou motorom poháňaných klapiek, ktoré miešajú vzduch do riadenej turbulencie. Fáza 1 nášho plánu je takýmto druhom testu. Foto: Schottler, Reinke, Hölling, Whale, Peinke a Hölling, CC BY 3.0)

Smer vetra. Pevný modul využíva len tú časť vetra, ktorá do neho fúka. Výkon klesá zhruba s kostrou uhla nesúososti pre otvorené rotory a jemnejšie pre kanály (Tamaro et al., 2024; Richmond-Navarro et al., 2022). Pri miernom vetre, ktorý prevláda, modul obrátený k nemu udrží asi 47% energie, ktorú by získal vždy zarovnaný rotor. Verzia 1 predpokladala 100%.

Vylepšený dizajn: koruna na okraji strechy smerom k vetru

Vezmite si všetko vyššie a dizajn sa takmer sám píše: väčšie rotory, kde je Reynoldsovo číslo lepšie, v kanáloch, ktoré ich chránia a urýchľujú, stojace voľne tam, kde môže prechádzať vzduch, obrátené k prevládajúcemu vetru na mieste na budove, kde je prúdenie najsilnejšie. To miesto je okraj strechy. Vzduch, ktorý narazí na fasádu stúpa a otáča sa nad hranou; nad protivetrným okrajom strechy je rýchlosť vetra 1,06 až 1,25 krát väčšia ako vo výške strechy, ale iba 0,38 krát, keď je okraj proti vetru (Bratislava, 2006).

Každý modul má 725 mm štvorcový: 0,5 m rotor so siedmimi lopatkami v kompaktnom veternom kanáli, päť statorových lopatiek, ktoré rekuperujú určitú vírivku a nesú generátor s výkonom 50 až 300 W, ochrannú sieť z nehrdzavejúcej ocele a jednu utesnenú napájaciu dosku so sledovaním bodu maximálneho výkonu. Dva rady tvoria 1,45 m vysokú korunu na oceľových koľajniciach nad parapetom. Jedna osoba môže zdvihnúť modul a vymeniť ho.

Rez vylepšeného modulu: ochranná sieť, sedemlistý rotor, kanál s plochým okrajom, statorové lopatky a generátorová kapsula, s rozmermi.
Vylepšený modul. Konceptový výkres, model verzie 2.

Čepele nie sú hádané. 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. Pri rýchlosti 6 m/s sa rotor otáča rýchlosťou približne 700 ot./min., jeho hroty sa pohybujú rýchlosťou okolo 30 m/s pri vetre s rýchlosťou 10 m/s, čo je menej ako polovica zo 79 m/s veľkých turbínových hrotov.

Plán lopatiek a tabuľka akordov, krútenia, Reynoldsovho čísla a vztlaku pri siedmich polomeroch.
Blade chord and twist from the blade-element momentum model.

Úprimné čísla

Na meter štvorcový čelnej plochy je spravodlivý spôsob porovnania: fasáda, strešná konštrukcia a diaľničná bariéra súťažia o to isté, povrch smerujúci do vetra. Centrálne hodnoty s plným rozsahom od pesimistického po optimistický v údajoch modelu. Energia zahŕňa smer vetra, turbulenciu (strata 5 až 15%) a dostupnosť (92 až 97%). Náklady na energiu: 20 rokov pri reálnej diskontnej sadzbe 7%, údržba 2 až 5% z investície ročne.

NávrhCp na čelnej oblastikWh na m² za rok, veterný areál / mestoKapacitný faktor, veterné / mestské podmienkyInštalačné náklady na m²Náklady na kWh, veterný / mestoJednoduchá návratnosť pri $0.19/kWh
A. Verzia 1, štandardné 120 mm ventilátory (voľne stojace)0.04523 / 55.2% / 1.2%$765$4.21 / $18.0nikdy
A2. Vlastné 120 mm rotory0.08945 / 115.2% / 1.2%$805$2.23 / $9.45nikdy
B0. 0,5 m otvorené rotory, koruna0.148125 / 349.3% / 2.5%$1,192$1.19 / $4.37nikdy
B. Vylepšené: 0,5 m potrubie, stator, koruna0.164159 / 4310.7% / 2.9%$1,074$0.84 / $3.10nikdy (najlepší prípad: 4,5 rokov veterné)
B2. Ako B plus protibežne sa otáčajúci rotor0.174168 / 4610.7% / 2.9%$1,245$0.92 / $3.40nikdy
B3.B ako voľne stojaca bariéra0.164128 / 328.6% / 2.2%$944$0.92 / $3.66nikdy
Strešný solárny systém, rovnaká budova22512%$410$0.1910,6 rokov
Solárne na južnej fasáde1397.6%$630$0.4731 rokov
10 kW turbína, 7 m rotor na stožiari 18 až 30 m0,35 na rotore31,600 / 10,300 kWh per turbine36% / 12%$8,910 per kW$0.35 / $1.0827 rokov veterný

Čo hovorí tabuľka:

  • Kanál si zaslúži svoje miesto, len. Na čelný m², kanálové moduly (B) porazia rovnaké rotory v otvorenom teréne (B0) o približne 10 až 30%, hlavne preto, že tolerujú smer vetra lepšie. Tiež dávajú ochranu, tichší tip a miesto pre stator.
  • Druhý rotor sa nevyplatí. Pridáva asi 6% energie za 16% viac nákladov. Viacstupňový veterný modul v štýle prúdového motora je obmedzený fyzikou, nie ambíciami.
  • Platia len moduly smerujúce k vetru. Koruna okolo celej strechy zarába iba 55% na jeden modul v porovnaní s vetrom smerujúcej strany, pretože ostatné strany sú väčšinu času otočené od prevažujúceho vetra. Na našej referenčnej budove (40 × 20 m, 45 m vysoká) je zmysluplná koruna iba veterná strana: 60 m², asi $ 64,000, asi 9,500 kWh ročne vo veternom mieste, 2,600 v meste. Za rovnaké peniaze v strešných solárnych systémoch sa kúpi približne 155 m² panelov, ktoré produkujú približne 35,000 kWh ročne.
  • In cities it cannot compete. Building-mounted micro wind has a poor record: 26 turbines in the Warwick Wind Trials averaged a 0.85% capacity factor (Encraft, 2009), and the three turbines on London’s Strata tower were switched off after noise and vibration complaints.

V USA má malá veterná flotila v priemere 14 až 16% kapacitný faktor a $6,680 to $9,630 na kW inštalované v rokoch 2024 a 2025 (PNNL Distributed Wind reports). Naša koruna pristane na približne 6300 dolárov za kW menovitý, v rovnakom rozsahu, čo je znamenie, že odhad nákladov nie je fantázia.

A small three-bladed wind turbine with a yellow tail ladle on top of a high lattice tower, against a blue sky above trees.
Malá trojlistová veterná turbína Bergey Excel na mriežkovej veži v kompostovacej stanici mesta Portland v Oregone. Malé turbíny na vysokých stožiaroch ako je tento sú posledným riadkom tabuľky vyššie. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Čo je dokázané, vierohodné a špekulatívne

Dokázané (učebnicové alebo merané): sila vetra a Betz limit; 16/25 strop pre dva rotory; že kanály zvyšujú výkon na plochu rotora, ale nie viac ako okolo Betza na čelnú plochu; že malé lopatky s Reynoldsovými číslami pod asi 70.000 strácajú účinnosť; že uzavretá stena nemá prietok; že okraje strechy urýchľujú prúd proti vetru; že mikroturbíny namontované na budovách v mestách majú zlý výkon.

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).

![Tri okrúhle otvory v zakrivenej hornej časti tmavej sklenenej veže, z ktorých každý drží rotor veternej turbíny, proti modrej oblohe.](../../../assets/initiatives/strata-se1-turbines.jpg “Tri veterné turbíny postavené na vrchole Strata SE1, rezidenčnej veže v Londýne, v roku 2012. Foto: Cmglee, CC BY-SA 3.0)

Čo by malo byť pravda

Pre korunu na veternom mieste s rýchlosťou 6,5 m/s náklady na elektrickú energiu závisia od dvoch vecí, na ktorých môžeme pracovať: koľko energie poskytuje každý štvorcový meter čelnej plochy a koľko stojí inštalácia.

Cp na čelnej oblasti300 USD za m²500 USD za m²800 USD za m²$1,100 per 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

Kde môže vyhrať a kde nemôže

Môže vyhrať:

  • Veterné vysoké budovy a pobrežné lokality, ako doplnok k solárnej energii: vietor na streche vrcholí v noci, v zime a počas búrok, keď solárne panely produkujú málo.
  • Strechy už plné alebo zatienené. Koruna využíva okraj, nie plochu strechy a nekonkuruje panelom, rastlinám ani terasám.
  • Odpojené napájanie, kde sú káble drahé: senzory, osvetlenie, telekomunikačné zariadenia, meteorologické stanice na mostoch, stožiaroch a pobrežných stavbách.
  • Prekážky, ktoré už existujú: protihlukové hradby diaľnic a železníc, morské múry a mostné parapety, kde sa štruktúra platí.
  • Viditeľnosť a vzdelávanie. Koruna, ktorá sa otáča je verejným vyhlásením, ktoré solárny panel nie je; školy, múzeá a orientačné budovy to oceňujú.
Viac ako tucet malých bielych veterných turbín na krátkych stožiaroch sa nachádza pozdĺž plochej strechy nad nápisom obchodu, so stromami za nimi.
Viac ako tucet malých veterných turbín na dvoch strechách v Morro Bay v Kalifornii v roku 2011. Umiestnenie rotorov na strechu je jednoduché; ich vyplácanie je ťažká časť, ako ukázali skúšky vetra Warwick. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Nemôže vyhrať:

  • Ako lacný zdroj hromadnej elektrickej energie. Veľké veterné a solárne farmy stoja $0.04 to $0,10 za kWh; nič na budove sa tomu nemôže priblížiť.
  • V chránených mestských uliciach a nízkopodlažných predmestiach, kde je priemerný vietor pod 4 až 5 m / s vo výške strechy.
  • Ploché na fasáde. Bez ohľadu na to, ako sú rotory navrhnuté, uzavretá stena nemá žiadny prietok.

Plán vývoja a čo by to stálo

FázaPrácaRozhodnutie, ktoré umožňujeOdhadované nákladyČas
0. Projektová štúdiaNávrh lopatiek a potrubia, CFD jedného modulu a 3 × 3 poľa, elektrická topológia, nákladový model s výrobcomJe Cp na čelnej ploche nad 0,2 plausibilné v poli?$30k to $60k3 až 4 mesiace
1. aerodynamický tunelTri rotory, tri kanály, stator zapnutý a vypnutý, potom 3 × 3 pole; 3 až 15 m/s, výkyv 0 až 45°Namerané Cp, strata poľa, rýchlosť spustenia, šum$60k to $120k4 až 6 mesiacov
2. Prototypový modulGenerátor, napájacia doska, uzavretý modul; testy odolnosti, ľadu, dažďa a akustické testy (metóda IEC 61400-11)Účinnosť a životnosť modulu$50k to $100k6 mesiacov
3. Strešný pilot10 až 20 modulov na náveternej strane, ultrazvukové anemometry alebo lidar, ročné dáta, kamera pre divú zverSkutočné kWh na m², dostupnosť, hluk v budove$80k to $150k12 mesiacov
4. Cesta výrobkuStavebné a fasádne inžinierstvo, návrhový základ IEC 61400-2, certifikácia UK MCS 006 alebo US ACP 101-1, zhoda s elektrickými a požiarnymi predpismi, poistenieProdukt, ktorý si môže kúpiť majiteľ budovy$100k to $250k12 až 18 mesiacov

Fázy 0 až 3 potrebujú približne $220,000 to $430,000 a dva roky. Každá fáza má jasný bod zastavenia: ak veterný tunel neukazuje frontálny Cp blízko 0,2 v poli, zastavíme sa a zverejníme dôvod.

Koho potrebujeme

  • Aerodynamik s nízkymi Reynoldsovými číslami a skúsenosťami s kanálovým rotorom, navrhol a preskúmal lopatky, kanál a stator.
  • Univerzitný alebo komerčný aerodynamický tunel, s CFD inžinierom na plánovanie testov a modelovanie interakcie polí.
  • Inžinier výkonovej elektroniky pre malé generátory s permanentnými magnetmi, aktívnu usmerňovač, MPPT a DC zber z mnohých modulov.
  • Konštrukčný a fasádný inžinier pre zaťaženie vetrom na korunu (EN 1991-1-4 / ASCE 7), upevnenie, ľad a únavu.
  • Akustik pre tónový hluk a vibrácie prenášané do budovy.
  • Urban wind specialist na meranie a modelovanie vetra na okrajoch strechy predtým, ako sa čokoľvek postaví.
  • Certifikácia a zhoda: malé veterné normy (IEC 61400-2, -11, -12-1), elektrické a požiarne predpisy a poisťovňa ochotná pokryť pilota.
  • Ekológa na návrh monitoringu vtáctva a netopierov.
  • Výrobný partner spoločnosti Vstrekovacie alebo rotačné liatie na cenovú ponuku lopatiek a potrubí v objeme.

Lepší nápad je vítaný

Ventilátorová stena je jednou z odpovedí na širšiu otázku: ako môžu miesta, kde už ľudia žijú, vyrábať, skladovať alebo šetriť viac čistej energie než dnes? Ak vás čísla na tejto stránke presvedčia, že by bol lepší iný prístup, radi sa o tom dozvieme. Solárne strešné systémy, ktoré tiež vyrábajú teplo, tepelné úložiská, energia získaná z vodovodnej siete, odpadové teplo alebo inteligentnejšie načasovanie dopytu by mohli byť pre mnohé budovy víťazstvom. idea radar ich porovná a každý z nich má svoj vlastný článok napísaný s rovnakou úprimnosťou, akou sa tu zaoberáme.

Niektorí členovia nadácie môžu mať kontakty, ktoré by mohli počuť pitch. Aby sa myšlienka mohla prezentovať, potrebuje fungujúci model v reálnom živote, ktorý skutočne produkuje energiu a jeho výkon je meraný na prístroji, nie vyhlasovaný; to je presne dôvod, prečo táto stránka končí veterným tunelom a strešným pilotom namiesto kresby. Vítame aj nápady na papieri: ak sú fyzika a čísla pevné, môžeme ich zverejniť tu na webovej stránke. Ale získať kapitál bez pracovného modelu je veľmi ťažké a nič tu nie je prísľubom financovania, návratnosti alebo zavedenia. Táto stránka sa snaží splniť štandard: ukázať čísla, povedať, čo by vám ukázalo, že ste sa mýlili a navrhnúť najlacnejší test.

![Biely ultrazvukový anemometer s tromi pármi senzorov na stožiari nad vrchovisko, s veterným kolesom a ďalšími prístrojmi nad ním.](../../../assets/initiatives/ultrasonic-anemometer-whim-moss.jpg “Ultrazvukový anemometer v Whim Moss, Škótsko. Meria rýchlosť a smer vetra pomocou zvukových impulzov a nemá žiadne pohyblivé časti. Strešný pilot by zaznamenal vietor v korune s prístrojmi ako je tento. Foto: M J Richardson, CC BY-SA 2.0)

Ako môžete pomôcť

  • Prineste svoje skúsenosti. Ak pracujete v niektorom z vyššie uvedených odborov, ponúknite úlohu. Aj hodina strávená skúmaním nášho modelu je cenná.
  • Ponúknite veternú strechu. Vysoká budova na pobreží, kopci alebo otvorenej rovine s bezpečným prístupom k streche by mohla hostiť pilota. Povedzte nám, kde je a ktorým smerom vietor zvyčajne fúka.
  • Zdieľanie údajov o vetre. Ročné merania vetra zo strechy, mosta alebo pobrežného stožiara nám pomáhajú vybrať si pilotné miesto.
  • Skontrolujte našu matematiku. Model je otvorený. Ak nájdete chybu, povedzte nám to: radšej by sme boli opravení teraz ako po pilotnom teste.
  • Navrhnite lepší nápad. Pošlite ho prostredníctvom formulára na príspevok s problémom, ktorý rieši, fyzikálnou kontrolou, približnou cenou za kWh a najlacnejším testom, ktorý by mohol dokázať, že je nesprávny.

Zdroje

  1. Salonvaara, M., Karagiozis, A., Pazera, M. a Miller, W. (2007). Vzduchovú dutinu za obkladmi: čo sme sa naučili? Budovy X Konferencia.
  2. Lissaman, P.B.S. (1983). Nízko Reynoldsovo číslo profilov. Výročná správa o mechanike tekutín 15, 223-239.
  3. Howey, D.A., Bansal, A. a Holmes, A.S. (2011). Návrh a výkon centimetrovej opláštenej veternej turbíny na zber energie. Inteligentné materiály a štruktúry 20, 085021.
  4. Federspiel, C.C. and Chen, J. (2003). Senzor napájaný vzduchom. Správy z IEEE senzorov 2003, 22-25.
  5. Newman, B.G. (1986). Teória viacnásobných akčných členov pre veterné turbíny. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 24, 215-225.
  6. Kovaľ, N. et al. (2026). Wind Energy Science 11, 2037-2051, vrátane prehľadu nameraných ziskov dvojrotorových turbín.
  7. Ďurčanský, J., Kováč, M., Šťastný, D. et al. (2017). Návrh a experimentálna validácia vrtuľových lopatiek pre vrtuľové pohonné systémy. AIAA 2017-3571.
  8. Ohya, Y. a Karasudani, T. (2010). Zakrytá veterná turbína generujúca vysoký výkon s technológiou veterných šošoviek. Energies 3(4), 634-649.
  9. van Bussel, G.J.W. (2007). Veda o získavaní väčšieho krútiaceho momentu z vetra: experimenty s difúzormi a teória. Slovenský fyzikálny časopis: Konferenčný seriál 75, 012010.
  10. Ďurkovský, P. (2017). Kiwi penzijný fond stratil 50 miliónov dolárov v Ogin potrubnej turbíny fiasko.
  11. Selig, M.S. a kol. (1998). Nové profily pre malé veterné turbíny s horizontálnou osou. Vesník solárnej energetiky 120(2), 108-114.
  12. Kishore, R.A., Coudron, T. a Priya, S. (2013). Malá prenosná veterná turbína (SWEPT). Časopis pre veternú techniku a priemyselnú aerodynamiku 116, 21-31.
  13. Ďurčanský, M., Šťastný, J. and Sládek, P. (2024). O sile a riadení nesprávne vyrovnaného rotora: za kosínovým zákonom. Veda o veternej energii 9, 1547-1575.
  14. Richmond-Navarro, G., Uchida, T. a Calderón-Muñoz, W.R. (2022). Výkon veternej turbíny v podmienkach turbulentného prúdenia. Veterné inžinierstvo 46, 518-528.
  15. Ďurčanský, S. (2006). Veterná energia v zastavanom prostredí: koncentrátorové efekty budov. PhD thesis, TU Delft (podľa Mertensa, 2003, Wind Engineering 27(6)).
  16. 2009 (po anglicky) Záverečná správa z Warwick Wind Trials.
  17. Pacific Northwest National Laboratory (2025, 2026). Správy o trhu s distribuovanou veternou energiou a aktualizácie údajov o technológiách.
  18. Ministerstvo energetiky USA a NREL (2025). Benchmarky nákladov na solárne fotovoltaické systémy, Q1 2025: komerčná strecha $1.95 to $1,98 za W.
  19. Lazard (jún 2026). Levelized Cost of Energy+, verzia 19.
  20. US Energy Information Administration (2025). Priemerná cena elektriny podľa odvetví, 2024; Eurostat, Štatistika cien elektrickej energie.
  21. Loss, S.R., Will, T. a Marra, P.P. (2013). Odhady úmrtnosti vtákov pri zrážkach na veterných elektrárňach v susedných Spojených štátoch. Biologická ochrana 168, 201-209.
  22. Ďurčanský, J., Sládek, M., Šťastný, P., a Kollár, J. (2014). Vtáky v USA. The Condor 116(1), 8-23.
  23. Grant, A., Johnstone, C. a Kelly, N. (2008). Konverzia mestskej veternej energie: potenciál potrubných turbín. Obnoviteľná energia 33(6), 1157-1163. Súvisiaci nápad budeme testovať aj my: potrubie cez parapet poháňané tlakovými rozdielmi medzi fasádou a strechou.