ஃபான் வால்

நீங்கள் பார்த்த ஒவ்வொரு காற்றுத் துளையிடலும் அதே தர்க்கத்தை பின்பற்றுகிறது: ஒரு சுழற்சியை மிகப்பெரியதாக உருவாக்கவும், அதை மிக உயர்வாக வைக்கவும், அதன் பெரிய பற்கள் வானம் முழுவதும் பரவட்டும். இது மிகவும் சிறப்பாக வேலை செய்கிறது. அதுவும் தேவை, கரன்கள், சாலைகள், திறந்த நிலம், ஆண்டுகளுக்கு அனுமதிகள், மற்றும் இது பறவைகளை கொல்கிறது. நாம் எதிர்மறை யோசனை சோதனை செய்ய வேண்டும்.

யோசனை

ஒரு கணினியை குளிர்விக்கும் சிறிய அச்சு விரிப்பை எடுத்துக்கொள்வோம். அதை பின்புறமாக இயக்கவும்: காற்று சுழற்சியை சுழற்றட்டும், மற்றும் உள்ளே brushless மோட்டார் ஒரு சிறிய ஜெனரேட்டர் ஆகும். 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.

If one fan breaks, the wall loses one hundred-thousandth of its output, and anyone with a screwdriver can replace it. இந்த பகுதிகள் சாதாரண தொகுப்புகளில் கப்பல். அவர்கள் ஒரு கூரை ஓரத்தில் அமர்ந்து, கட்டிடத்தின் ஒரு முனையில் ஏறலாம் அல்லது ஒரு நெடுஞ்சாலையின் ஒலி தடுப்புப் பலகங்களை மாற்ற முடியும்.

அது ஒளிரும்

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). ஒரு 150 மீட்டர் சுழற்சி 10 rpm-ல் சுழலும் போது அதன் துளைகள் π × 150 m × 10 / 60 s ≈ 79 m/s இல் நகர்கின்றன. 10 mm தகடு பின்னால் ஒரு 120 mm பறவை, அதன் வழிகளை நடக்கும் வேகத்தில் திருப்புகிறது. யாரும் பறவைகள் மின்சாரம் மூலம் இணைக்கப்பட்டுள்ள சிறு சுற்றுச் சுவர்களுடன் தொடர்பு கொள்வதை இன்னும் அளவிடவில்லை, எனவே அதை அளவிடுவது எங்கள் திட்டத்தின் ஒரு பகுதியாகும்.

Siting. காற்று வேகமாக உள்ளது, அது அழுத்தப்படுகிறது: ஒரு கூரை ஓரத்தில், ஒரு கட்டிடத்தின் முனையில், ஒரு சாலை கீழே. ஒரு பெரிய சுழற்சி இந்த பகுதிகளை பின்பற்ற முடியாது. ஒரு மாடலிங் அரைவை சரியாக அவற்றை குறிக்க முடியும்.

![ஒரு நகர கட்டிடத்தின் சுவர் மேல் அமைந்துள்ள ஃபேன் சுவர் பகுதிகளின் ஒரு வரிசைகள், அங்கு காற்று கூரை ஓரத்தில் உயர்கிறது.](/wind/crown-section.svg “கூரை ஓரம்: சுவர் மேல் அமைந்துள்ள பகுதிகள் கூரைக்கு மேலே வேகம் அதிகரிக்கும் பகுதியில் அமர்ந்திருக்கும். “தமிழ்த் திரைப்பட வரலாறு”.

![ஒரு அலுவலக கட்டிடத்தின் காற்று நோக்கிய முனையில் உள்ள ஃபேன் சுவர் பகுதிகளின் செங்குத்துப் பட்டை.](/wind/module-section.svg “இடப்பகுதி: கட்டிடத்தைச் சுற்றி ஓட்டம் வேகமடைவதற்கான முழு உயரப் பட்டை. “தமிழ்த் திரைப்பட வரலாறு”.

![Cross-section ofahighway withasound barrier made of fan wall modules.](/wind/blade-design.svg “உயர்வேகச் சாலை ஒலி தடுப்பு: இரைச்சலுக்கு ஏற்கனவே சுவர் உள்ளது; இந்தக் கூறுகளை சேர்த்து உருவாக்கவும். “தமிழ்த் திரைப்பட வரலாறு”.

தொழில்நுட்பம் மற்றும் பராமரிப்பு. எந்த கரன்ட், எந்த நிபுணர், எந்த சிறப்பு போக்குவரத்து இல்லை. ஒரு முழுமையான 1,800 m² சுவர் 1,700 கார்டனில், நான்கு அல்லது ஐந்து கப்பல் பெட்டிகளில் பொருந்துகிறது.

![A cardboard carton holding four Fan Wall modules, 55 by 55 by 40 centimeters.](/wind/shipping.svg “கப்பல் போக்குவரத்து: ஒரு 55 × 55 × 40 செமீ பெட்டியில் நான்கு மடங்குகள், சுமார் 15 கிலோ, ஒருவர் கொண்டு செல்லும். “தமிழ்த் திரைப்பட வரலாறு”.

காற்றும் சூரியனும் இணைந்து. சூரிய ஒளியில் இருந்து காற்று மற்றும் நீர் ஆகியவை சூரியனைச் சுற்றி வருவதால், சூரியன் மிகவும் மென்மையானதாக உள்ளது. இவ்விரு வகைகளும் ஒன்றுடன் ஒன்று ஒத்துப்போகக்கூடியவை.

இயற்பியல், கணிதத்துடன்

ஒரு பரப்பளவில் A க்கு கீழ் காற்றால் கொண்டு செல்லப்படும் ஆற்றல் P = ½ ρ A v³ ஆகும், இங்கு ρ = 1.225 kg/m³ என்பது காற்றின் அடர்த்தி மற்றும் v காற்றின் வேகம். கனசதுரம் எல்லாவற்றையும் கொண்டுள்ளது:6m/s இல் ஒரு சதுர மீட்டர் ½ × 1.225 × 6³ ≈ 132 W கொண்டு செல்கிறது; 12 m/s இல் இது 1,058 W, எட்டு மடங்கு அதிகமாகக் கொண்டு செல்கிறது.

எந்த சுழற்சி அனைத்து அதை பிடிக்க முடியாது, ஏனெனில் காற்று வழி வெளியே நகர்த்த வேண்டும். பெட்ஸ் வரம்பு ஒரு திறந்த சுழற்சியை அதிகபட்சமாக 16/27 ≈ 59% ஆற்றலை வெளியேற்ற முடியும் என்று கூறுகிறது.

ஒரு சிறிய சுழற்சி ஒரு சிறிய பெரிய சுழற்சி அல்ல. இயற்பியல் மாற்றங்கள்.

இதுவே முதல் உண்மையான பிரச்சினை. A 120 mm fan blade has a chord of about 2 cm. 6 m/s இல் அதன் ரெய்னோல்ட்ஸ் எண்ணிக்கை Re = v × c / ν ≈ 6 × 0.02 / 0.000015 ≈ 8,000, ஒரு நிலையானது பற்கள் தங்கள் பெரும்பாலான உயர்வை இழக்கும். இம்பீரியல் கல்லூரியில் ஒரு 2cm சுழற்சிக் குழாய் வடிவமைக்கப்பட்டது, இது சுமார்9% ஆற்றல் மதிப்பெண் பெறுகிறது (Howey, Bansal and Holmes, 2011). கணினி ஃபேன்கள் காற்றை தூக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன, அதைத் தூக்க முடியாது. எனவே, சுழற்சி செயல்திறன் 5% (பயங்கரமான), 10% (மைய) அல்லது 20% (நம்பிக்கையான) மற்றும் பற்றாக்குறை மின்சாரம் 40%, 55 அல்லது 70% ஆகும் என்று நாம் கருதுகிறோம்.

துளைகள் உதவ முடியும். ஒரு பரந்த கரையைக் கொண்ட ஒரு பரவலர், “காற்று லென்ஸ்” கியுசுசு பல்கலைக்கழகத்தில் உருவாக்கப்பட்டது, அதே அகலத்தின் ஒரு சுழலின் ஆற்றலை2முதல்5வரை பெருக்கியது (Ohya and Karasudani, 2010). ஆனால் ஒரு குழாய் முன்புற இடத்தை எடுத்துக் கொள்கிறது: கருவியின் முன்னோக்கி பகுதியை கடக்கும் சக்தியில் பாதிக்கு மேல் வெளியேற்றுவது நிரூபிக்கப்படவில்லை (Dighe et al., 2018). நம் மாதிரி அங்கு அதை மூடி.

மையமான கருத்தாக இருந்தால், முழு சுவர் 6m/s இல்7kW, 10 m/s இல் 34 kW மற்றும் 15 m/s இல் 114 kW ஆகும். ஃபேன் அளவு சக்தியை மாற்றுவதில்லை, ஏனெனில் அனைத்து அளவுகளும் சுழலும் பற்களுடன் சுவர்களில் 55% வரை மூடுகின்றன; இது பகுதிகளின் எண்ணிக்கை மற்றும் செலவை மாற்றுகிறது. ஒவ்வொரு சுழற்சியின் வெளியீட்டை இரு மடங்கிற்கும் அதிகமாக இருந்தால் மட்டுமே குழாய்கள் வெற்றி பெறுகின்றன, ஏனெனில் அவை குறைந்த அளவு ஆதரவாளர்களுக்கு இடத்தை விட்டுவிடுகின்றன.

ஒரு ஆண்டுக்கு எவ்வளவு ஆற்றல்

ஒரு இடத்தில் காற்று எப்போதும் நிலையானது அல்ல. நாங்கள் மூன்று இடங்களை ஒரு தரமான (ரேலீ) காற்றுப் பகிர்வு கொண்ட மாதிரியாக உருவாக்குகிறோம்: ஒரு நகரத்தின் கூரை சராசரியாக4மீ / செ, ஒரு உயர்வேக தடுப்பு 4.5 மீ / செ மற்றும் ஒரு வெளிப்படுத்தப்பட்ட கடல் 6.5 மீ / செ. உண்மையான நகர்ப்புற காற்று பலவீனமானது: UK கார்பன் ட்ரஸ்ட்5m/s வரை கூட எட்டிய சில கட்டிடங்களைக் கண்டறிந்தது (Carbon Trust, 2008), மற்றும் வாரிக் காற்றின் சோதனைகளில் 26 கட்டிடங்களில் பொருத்தப்பட்ட சிறு துருப்பிடிப்பு இயந்திரங்கள் சராசரியாக 0.85% திறன் கொண்டவையாக இருந்தன (Encraft, 2009).

அளவுகோலுக்கு, ஒரு சாதாரண3மெகாவாட் கடல் சார்ந்த டர்பின் 35% திறன் காரணியுடன் இயங்குகிறது 3 MW × 8,760 h × 0.35 ≈ 9.2 GWh ஒரு ஆண்டு: சுமார் 65 கடல் சார்ந்த பனி சுவர்களை விட அதிகமாக.

அது செலவாகும்

ஒவ்வொரு சதுர மீட்டருக்கும் ஒவ்வொரு பகுதியையும் நாங்கள் கணக்கிட்டோம்: நீர் எதிர்ப்பு ஃபேன்கள் $3 to $8 அளவில், சட்டைகள் மற்றும் மேஜை, எலக்ட்ரானிக்ஸ், மற்றும் ஏற்கனவே உள்ள கட்டிடத்தில் பொருத்துதல். முழு சுவர் $0.76 million to $2.43 மில்லியன் (மைய $1.38 மில்லியன்) குழாய்கள் இல்லாமல் வருகிறது. 20 ஆண்டுகளுக்கு மேல்7சதவீத தள்ளுபடி விகிதத்தில், பராமரிப்பு, ஒவ்வொரு கிலோவாட்-மணிக்கு செலவு அளிக்கிறது.

நேர்மையான வாசிப்பு: இன்று கணினி ஆதரவாளர்கள் இருந்து கட்டப்பட்ட, Fan Wall செலவு பற்றி $1.20 per kWh on a windy coast and about $நகரத்தில் 5 மைய வழக்கில். வீடுகளின் மேல்தள சூரிய சக்தி செலவு $0.12 to $0.28, பயன்பாட்டு அளவிலான காற்று $0.03 to $0.07 (Lazard LCOE+, ஜூன் 2024; IRENA, 2024). ஒரு மின் நிலையமாக, இந்தக் கருவி இன்று போட்டியிடுவதில்லை.

உண்மையாக இருக்க வேண்டும் என்ன

இந்த மாதிரியான எண்ணிக்கைகளை மாற்றும் ஆராய்ச்சி உள்ளது. ஒரு கடல்கடந்த இடத்தில் குழாய்கள் மற்றும் 65% மின்சார சங்கிலிகளுடன், கிலோவாட் மணிக்கு செலவு இரண்டு விஷயங்களைப் பொறுத்து உள்ளது: ஒவ்வொரு குழாய் சுழற்சியும் காற்றை எவ்வளவு நன்றாக மாற்றுகிறது (அதன் செயல்திறன்) மற்றும் ஒரு சதுர மீட்டர் சுவர் நிறுவப்பட்ட செலவு என்ன.

திறன்மிக்க சுழற்சிக் குழாய்	200 சதுர அடி	400 சதுர அடி	800/ சதுர மீட்டர்
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

ஆராய்ச்சித் திட்டம்

அலைவரிசை	நாம் என்ன செய்கிறோம்	நாம் எதை அளவிடுகிறோமோ	மதிப்பீடு செய்யப்பட்ட செலவு
0. மேசை ஆய்வு	குழாய் வடிவங்கள், துளை வடிவமைப்புகள் மற்றும் மின்சார அமைப்பின் கணினியியல் பாவனை	எதிர்பாராத சேமிப்புகள்	$15k to $30k
1. பரிசோதனைகள்	20 தொழிற்சாலை தயாரிப்பு மற்றும் 20 தனிப்பயனாக்கப்பட்ட சுழல்பொறிகள்3முதல் 15 மீ / செ	செயல்திறன் வளைவுகள், துவக்க வேகம், இரைச்சல்	$30k to $60k
2. ஒரு பகுதி	16- பனிப்பான் பகுதி, குழாய்கள் மற்றும் மின்சாரம்	பகுதி செயல்திறன், ஒரு ஆண்டு வெளிப்புறம்	$25k to $50k
3. 10 m² முன்னோக்கு	வனவிலங்கு கேமராவுடன் ஒரு கருவிகள் கொண்ட கூரைப் பலகை	ஆற்றல், அரை இழப்புகள், கிடைக்கும், பறவைகள் மற்றும் வால்வெள்ளிகள்	$60k to $120k
4. முழு சுவர் வடிவமைப்பு	கட்டமைப்பு, சான்றிதழ், இறுதி செலவு மாதிரி	மி²க்கு நிறுவப்பட்ட செலவு, கிலோவாட் மணிக்கு செலவு	$50k to $100k

0 முதல்3வரையான கட்டங்களுக்கு சுமார் $130,000 to $260,000 தேவைப்படும். ஒரு முழு சுவர் மட்டுமே பயணிகள் கருத்தை உறுதிப்படுத்தும் என்றால் பொருள். அனைத்து ஆராய்ச்சிகளும் நிதியமைப்பின் நிதிநிலையத்திலிருந்து செலுத்தப்படுகிறது, இது திட்டத்திற்கு தேவையான எல்லாவற்றையும் நிதியாக வழங்குகிறது, ஆய்வகங்கள் மற்றும் விநியோகஸ்தர்கள் முதல் சேவையகங்கள் மற்றும் மக்கள் வரை; பங்களிப்புகள் ஒரு திட்டத்திற்காக மட்டுமே இருக்க முடியாது. முழுமையான தொழில்நுட்ப அறிக்கையும், மாதிரியும் அதன் தரவுகளும் திறந்துள்ளன: model data and model code.

நீங்கள் எவ்வாறு உதவலாம்

• உங்கள் திறமைகளை கொண்டு. நமக்கு சிறிய சுழல் விமான இயக்கவியல், காற்று சுரங்கம், மின்சார மின்னணுவியல், கட்டமைப்பு பொறியியல் அல்லது பறவை கண்காணிப்பு பற்றி தெரிந்தவர்கள் தேவை. ஒரு பணியை வழங்கு.
• ஒரு கூரை வழங்கவும். ஒரு காற்றோட்டமான, பாதுகாப்பான நுழைவு வழியுடன் கூடிய தளர்வான கூரை 10 m² பயணிகளைக் கொண்டிருக்க முடியும். அது எங்கே உள்ளது மற்றும் எப்படி வெளிப்படுத்தப்பட்டது என்று உணர்கிறேன் எங்களுக்கு சொல்லுங்கள்.
• காற்று தரவை பகிர்ந்து கொள்ளவும். நீங்கள் ஒரு மேல் தளத்தில், கடற்கரை அல்லது பாலத்தின் மீது வானிலை நிலையத்தை இயக்கினால், ஒரு ஆண்டு காற்று அளவீடுகள் நமக்கு முன் மாதிரி இடத்தை தேர்வு செய்ய உதவும்.
• வீட்டில் சோதனை. ஒரு மலிவான நீர் எதிர்ப்பு பனி ஃபேன், ஒரு பாலம் திருப்ப மற்றும் காற்று பொருட்கள் மீது ஒரு பல-மீட்டர் ஒரு அழகான அறிவியல் திட்டம் செய்ய. மின்னழுத்தம் மற்றும் பல்வேறு காற்றுகளில் மின்சாரம் அளவிடவும் எங்களுக்கு எண்களை அனுப்ப.
• அமைப்பை ஆதரிக்கிறார். இந்த நிதியை நிதித்துறை மற்றும் இந்த ஒன்று உள்ளிட்ட, நகர்த்தல், எங்கள் அனைத்து ஆராய்ச்சி வைத்து.

மூலங்கள்

1. ஹோவி, டி.ஏ., பன்சால், ஏ. மற்றும் ஹோம்ஸ், ஏ.எஸ். (2011). சராசரி அளவிலான காற்றாலைகளின் வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்பாடுகள். சுயசரிதைகள் 20, 085021.
2. ஓயா, யூ. மற்றும் கராசுதானி, டி. (2010). காற்று-கண்ணாடி தொழில்நுட்பம் மூலம் அதிக வெளிப்புற ஆற்றலை உருவாக்கும் ஒரு சூழப்பட்ட காற்றுத் துளையமைப்பு. Energies 3(4), 634-649.
3. டைகி, வி.வி., டி ஒலிவெரா, ஜி., அவாலோன், எஃப்., மற்றும் வான் புசெல், ஜே.ஜே.டபிள்யூ. (2018). ஈர்ப்பு நிலைக்கு ஏற்ப காற்றாலைகளின் செயல்திறனை மேம்படுத்துதல் மற்றும் உணர்வுத்திறன். காற்று ஆற்றல் அறிவியல் 3, 221-229.
4. கார்பன் ட்ரஸ்ட் (2008). சிறிய அளவிலான காற்று மின்சாரம்: கொள்கை ஆய்வுகள் மற்றும் நடைமுறை வழிகாட்டுதல்.
5. ஐ.எம்.டி.பி இணையத்தளத்தில் (2009). Warwick Wind Trials final report.
6. பசிபிக் வடமேற்கு தேசிய ஆய்வகம் (2024). Distributed Wind Market Report, 2024 edition: small wind averaged $7,370 per kW installed anda13% capacity factor in 2023.
7. Lazard (June 2024). அதிகப்படுத்தப்பட்ட எரிசக்தி செலவு+.
8. IRENA (2024). 2023ல் புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி உற்பத்திக்கான செலவுகள்.
9. ஐசோ-எலக்ட்ரான். ஒவ்வொரு வீடுக்கும் மின்சார உபயோகம், ஐரோப்பிய ஒன்றியம்.
10. US Energy Information Administration (2022). சராசரி வீடுகளில் மின்சாரம் பயன்படுத்துதல்.
11. லோஸ், எஸ்.ஆர்., வில், டி. மற்றும் மார்ரா, பி.பி. (2013). அமெரிக்காவில் உள்ள பறவைகள் சண்டை மரணங்கள் கணக்கீடுகள், நெருங்கிய ஐக்கிய அமெரிக்காவில் காற்று வசதிகள். உயிரியல் பாதுகாப்பு 168, 201-209.