Fan Wall

Satiap turbin angin anu anjeun kantos tingali nuturkeun logika anu sami: ngawangun hiji rotor sakumaha ageungna mungkin, nempatkeunana sakumaha luhurna mungkin, sareng biarkeun sirip-sirip anu hébat nyapu langit. Kabèh iku bisa digawé. Éta ogé butuh crane, jalan, tanah terbuka, taun ijin, sarta maotna burung. Nanging, ana uga sing mikir sebalikné.

 luhur, 1,800 m² diwangun ku kira-kira 110,000 kipas 120 mm, dikelompokkeun kana 6,900 modul plug-in. Local Solar System “Theory of the Universe” (ing basa Inggris).

Ide

Saben komputer duwe sistem operasi sing dioperasikake. Dina prosésna, éta ngahasilkeun listrik, anu ditransfer ka rotor, anu ngahasilkeun kakuatan pikeun motor. 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.

Upami hiji fan pecah, tembok bakal kaleungitan satengah tina outputna, sareng saha waé anu gaduh screwdriver tiasa ngagantikeunana. Kapal-kapal iki biasa dijenengi kapal selam. Di dieu, anjeun tiasa ningali sababaraha bangunan anu aya di sabudeureun, atanapi nganjang ka salah sahiji taman kota.

Dimana bisa sunar

Birds and bats. Large turbines are a real problem for wildlife: an estimated 140,000 to 328,000 birds die each year at monopole turbines in the contiguous United States alone (Loss, Will and Marra, 2013). Rotor 150 m sing muter ing 10 rpm nglewati ujung-ujunge ing π × 150 m × 10 / 60 s ≈ 79 m/s. A 120 mm fan behind a 10 mm mesh turns its tips at walking pace. Teu aya anu ngawatesan interaksi burung sareng tembok mikro-fan, janten ngawatesan éta mangrupikeun bagian tina program urang.

Sitting. Di wewengkon ieu aya sababaraha tempat wisata, di antarana: Taman Nasional Gunung Merapi, Taman Nasional Gunung Merapi. Nanging, ora ana sing bisa ngontrol wilayah iki. Saben modul bisa disambungake karo modul liyane.

.

.

.

Logistik lan perawatan. Ora crane, ora spesialis, ora transportasi khusus. A whole 1,800 m² wall fits in about 1,700 cartons, four or five shipping containers.

.

Ingsun bakal nuntun kowé ing dalané srengéngé. Usum panas biasana dimimitian dina bulan Agustus, nalika panonpoé masih kénéh cerah. Nalika digawé, dua-duané kudu saling ngabédakeun.

Fisika, karo matematika

Daya anu diangkut ku angin ngaliwatan wewengkon A nyaéta P = ½ ρ A v³, dimana ρ = 1.225 kg/m³ nyaéta kapadatan udara sarta v nyaéta kecepatan angin. Kubus téh sagalana: dina 6 m/s hiji méter pasagi ngandung ½ × 1.225 × 6³ ≈ 132 W; dina 12 m/s éta ngandung 1,058 W, dalapan kali langkung.

Teu aya anu bisa ngajaga éta, sabab éta bakal ditarik ku angin. Limit Betz nyebutkeun yen rotor terbuka bisa ngaleupaskeun paling ora 16/27 ≈ 59% saka kakuatan sing dialihake liwatana.

Rotor cilik ora kaya rotor gedhe. Fisika uga bisa dipelajari.

Iki ya iku masalah pertama sing bener. 120 mm blade fan duwe chord saka kira-kira 2 cm. Dina 6 m/s, bilangan Reynoldsna Re = v × c / ν ≈ 6 × 0.02 / 0.000015 ≈ 8,000, hiji kaayaan dimana lempengan ngaleungitkeun kabéh liftana. A 2 cm rotor designed as a turbine at Imperial College reached a power coefficient of about 9% (Howey, Bansal and Holmes, 2011). Sacara umum, komputer diwangun pikeun ngetik data, henteu kanggo ngahasilkeunana. Ing kasus iki, kita bakal nganggep efisiensi rotor 5% (pesimistik), 10% (pusat) utawa 20% (optimistik), lan rantai listrik saka kipas menyang griya 40, 55 utawa 70%.

Dukuh iki bisa ditemokake ing Difusir kanthi pinggiran kang lega, “lensa angin” kang dikembangaké ing Universitas Kyushu, nglipatgandake daya rotor kanthi diameter sing padha kira-kira 2-5 (Diarsip saka sing asli ing 2010.). Tapi hiji saluran nyandak ruang frontal: ngahasilkeun langkung ti satengah kakuatan anu ngliwatan daérah frontal alat henteu dibuktikeun (Dighe et al., 2018). Kacamatan iki dumunung ing Kabupatèn Ngayogyakarta.

Kanthi asumsi pusat kabeh tembok nggawe 7 kW at 6 m/s, 34 kW at 10 m/s and 114 kW at 15 m/s. Fan size barely changes the power, since all sizes cover about 55% of the wall with spinning blades; it changes the parts count and the cost. Sacara umum, konsumsi cai di nagara-nagara maju leuwih luhur tibatan di nagara-nagara miskin.

Berapa banyak energi dalam setahun

Ing situs iki ora ana sing tetep. Kita model telung situs karo standar (Rayleigh) distribusi angin: a atap kutha averageing 4 m/s, a road barrier ing 4.5 m/s lan pantai kang diekspos 6,5 m/s. Angin anu nyata di kotana lemah: UK Carbon Trust manggihan sababaraha situs gedong nu ngahontal 5 m/s (Carbon Trust, 2008), sarta 26 turbin mikro anu dipasang dina gedong dina Warwick Wind Trials rata-rata faktor kapasitas 0.85% (Encraft, 2009).

Dina skala, hiji turbin darat biasa 3 MW anu dioperasikeun ku faktor kapasitas 35% ngahasilkeun 3 MW × 8,760 h × 0.35 ≈ 9.2 GWh per taun: sajumlahna sakitar 65 tembok kipas pantai.

Apa sing bakal dibutuhake

Kami ngakirakeun unggal bagian per méter pasagi: fans waterproof di $3 to $8 unggal dina volume, framework jeung mesh, elektronik, sarta mounting on a gedong anu aya. Seluruh tembok datang ke $0.76 million to $2.43 yuta (1,38 milyar dolar) tanpa saluran. Spread over 20 years at a 7% discount rate, with maintenance, that gives the cost of each kilowatt-hour.

Bacaan jujur: dibangun saka penggemar komputer saiki, biaya Fan Wall bab $1.20 per kWh on a windy coast and about $5 ing sawijining kutha ing kasus pusat. Residential rooftop solar costs $0.12 to $0.28, utility-scale wind $0.03 to $0.07 (Lazard LCOE+, June 2024; IRENA, 2024). Nanging, nalika jaman modern, konsep iki ora digunakaké.

Apa sing kudu bener

Ana pirang-pirang cara kanggo ngitung jumlah iki. Dina situs pantai kalayan modul ducted jeung 65% rantai listrik, biaya per kWh gumantung kana dua hal anu urang tiasa damel: kumaha saé unggal rotor ducted ngarobah angin (efisiensi efektifna) sareng naon hiji méter pasagi tembok biaya dipasang.

Efisiensi rotor ducted efektif	$200 per m²	$400 per m²	$800 per m²
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

Program panaliten

Fase	Apa kita lakoni	Apa sing kita ukur	Biaya kang dikira
0. Desk study	Simulasi komputer saka bentuk saluran, desain blade lan tata letak listrik	Efektifitas lan kerugian sing diandharake	$15k to $30k
1. Tes Bench	20 off-the-shelf lan 20 rotors custom ing terowongan angin saka 3 nganti 15 m / s	Kurva efisiensi, kecepatan wiwitan, swara	$30k to $60k
2. Saben modul	Modul 16-fan karo saluran lan elektronik daya	Module efisiensi, siji taun ing njaba	$25k to $50k
3. 10 m² pilot	Panel atap kang dilengkapi karo kamera kanggo ndeleng spésies liar	Energi, aréa karusakan, kaluwihan, burung lan kelelawar	$60k to $120k
4. Full desain tembok	Struktur, sertifikasi, model biaya pungkasan	Rega saben m², regane saben kWh	$50k to $100k

Fase 0 nganti 3butuh kira-kira $130,000 to $260,000. Sacara umum, pilot bisa milih posisi mana waé nalika pesawat ngaleuwihan jarak. Sadaya panalungtikan ditawarkeun ku Yayasan, anu ngadukung sagalana anu diperyogikeun ku proyék, ti laboratorium sareng supplier ka server sareng jalma; sumbangan henteu tiasa disimpen pikeun hiji program. Laporan teknis lengkap, model lan datané wis diterbitake: model data lan Код модель.

Carane sampeyan bisa nulungi aku

• Bring your expertise. Kami peryogi jalma anu terang aerodinamika rotor alit, terowongan angin, elektronik kakuatan, insinyur struktural atanapi pemantauan burung. Tawaran tugas.
• Offer rooftop. Atap rata angin karo akses aman bisa nampi 10 m² pilot. Ing ngendi wae, apa wae sing dibutuhake kanggo ngasilake.
• Share wind data. Upami anjeun ngajalankeun stasiun cuaca dina atap, pantai atanapi jembatan, hiji taun pangukuran angin ngabantosan kami milih situs pilot.
• Uji di imah. Fan anti banyu murah, jembatan rektifikasi sarta multimeter dina balkon angin nyieun proyek sains alus. Ngukur voltase lan arus ing angin béda lan kirim nomer ka kita.
• Support the Foundation. Donasi disimpen ing Treasury lan tetep kabeh panaliten kita, kalebu iki, terus maju.

Sumber

1. Ing ngisor iki jenenge: A., A.A., A.A., A.A., A.A., A.A., A.A. (2011). Turbin angin nyaéta alat anu dipaké pikeun ngahasilkeun énergi angin. Smart Materials and Structures 20, 085021.
2. Dhèwèké uga tau dadi juru main bal-balan. (2010). Turbin angin nyaéta alat anu ngahasilkeun énergi angin nganggo teknologi lensa angin. Energies 3(4), 634-649.
3. Dighe, V.V., de Oliveira, G., Avallone, F. and van Bussel, G.J.W. (2018). Turbin angin diwangun ku rotor anu ngaleuwihan kapasitasna. Wind Energy Science 3, 221-229.
4. Karbon Trust (2008). Small-scale wind energy: policy insights and practical guidance (dalam bahasa Inggris).
5. Encraft (2009). Warwick Wind Trials final report (ing basa Inggris).
6. Pacific Northwest National Laboratory (2024). Distributed Wind Market Report, 2024 edition: small wind averaged $7,370 per kW installed and a 13% capacity factor in 2023.
7. Lazard (June 2024). Levelized Cost of Energy+ (ing basa Inggris).
8. IRENA (2024). Biaya Generasi Daya Terbarukan ing 2023.
9. Odyssey-mure. Elektrik konsumsi per omah, EU.
10. US Energy Information Administration (2022). Average residential electricity use.
11. Dhèwèké uga tau dadi anggota grup band, T.O.P lan TWICE. (2013). Kapuloan Hawaii mangrupa salah sahiji pulo anu aya di Amérika Sarékat. Biological Conservation 168, 201-209.