فين وال

ہر ہوائی ٹرانسفارمر آپ کبھی دیکھا ہے ایک ہی منطق کی پیروی: ایک روٹر قدر ممکن بنے، اسے قدر ممکن بلند رکھیں، اور عظیم بلیڈ آسمان کو سوپے چھوڑ دو. یہ حیرت انگیز کام کرتا ہے. اس کے لئے کرائن، سڑکیں، کھلی زمین، پروازوں کی سالانہ اجازت نامے بھی ضروری ہیں اور یہ جانوروں کو مارتا ہے۔ ہم مخالف خیال کو جانچنا چاہتے ہیں.

خیال

ایک کمپیوٹر کو ٹھنڈا کرتا ہے کہ چھوٹے محوری فنل لے لو. اسے پیچھے سے چلاؤ: ہوا کو روٹر کو پھیرنے دو، اور اندر کی برشلیس موٹر ایک چھوٹا سا جنریٹر بن جاتا ہے۔ 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.

اگر ایک فن ٹوٹ جائے تو دیوار اپنی خروجی کا ایک سو ہزارواں حصہ کھو دے گی اور اس کو کسی بھی شخص نے بدلا سکتا ہے۔ ماڈیولز عام پیکج میں کشتی. وہ چھت کے کنارے پر بیٹھ سکتے ہیں، ایک عمارت کے کونے میں چڑھ سکتے ہیں یا شاہراہ کی آواز کی روک کے پینلوں کو بدل سکتے ہیں۔

جہاں یہ چمک سکتا ہے

پرندے اور لاکھوں. بڑے ٹورنین جنگلی زندگی کے لیے ایک حقیقی مسئلہ ہیں: تقریبن 140,000 سے 328,000 پرندے ہر سال صرف متحدہ ریاست میں مونوپولی ٹورنینوں کی وجہ سے مرتے ہیں۔لوز، ویل اینڈ ماررا، 2013). 150 میٹر کا روٹر جو 10 rpm پر گردش کرتا ہے اس کے بلڈ ٹپ کو π × 150 m × 10 / 60 s ≈ 79 m/s پر منتقل کرتا ہے۔ ایک 120 میلی میٹر کی فنر 10 ملی میٹر کے میش کے پیچھے چلنے کی رفتار پر اپنے ٹپس کو پھیرتا ہے۔ کوئی بھی پرندوں کی باہمی اثر و رسوخ کو مائیکرو فن والوں کے ساتھ پیمائش نہیں کیا ہے، تو اس کو پیمائش ہمارے پروگرام کا حصہ ہے۔

بیٹھ جاؤ. ہوا جہاں بھی دبا دی جاتی ہے وہاں تیزی سے بڑھتی ہے۔ چھت کے کنارے پر، ایک عمارت کے کونے کے ارد گرد، ایک سڑک کی ندی کے ساتھ۔ ایک عظیم روٹر ان علاقوں کی پیروی نہیں کر سکتے. ایک ماڈیولر آرری انہیں بالکل ڈھانپ سکتا ہے.

لوجستکس اور مینٹنگ. کوئی کرین، کوئی ماہر، کوئی خاص نقل و حمل. ایک پورے 1800 مربع میٹر کی دیوار میں تقریباً 1700 کارٹن، چار یا پانچ شیپنگ کنٹینر لگ جاتے ہیں۔

ہوا اور سورج ایک ساتھ. ہواؤں رات اور سردیوں میں بہت تیز چلتی ہیں جب شمسی پینل کمزور ہوتے ہیں۔ ایک ہی عمارت پر، یہ دونوں ایک دوسرے کا مکمل ہو سکتے ہیں۔

ریاضی کے ساتھ، طبیعیات

ایک علاقے کے اندر ہوا کی طاقت A ہے P = ½ ρ A v³، جہاں ρ = 1.225 kg/m³ ہوا کا غلظت اور v ہوا کی رفتار ہے۔ کیوبہ ہر چیز ہے:6m/s پر ایک مربع میٹر ½ × 1.225 × 6³ ≈ 132 W لیے ہوئے ہیں؛12 m/s پر یہ 1,058 W، آٹھ گنا زیادہ لے جاتا ہے.

کوئی روٹر اس سب کو پکڑ نہیں سکتا، کیونکہ ہوا راستے سے باہر چلتے رہنا چاہیے. ے حد کہتا ہے ایک کھلا روٹر زیادہ سے زیادہ نکالا جا سکتا ہے 16/27 ≈ 59% جو صاحبِ قوت بھی ہے

ایک چھوٹا سا روٹر ایک چھوٹا بڑا روٹر نہیں ہے. طبیعات میں تبدیلی.

یہاں پہلی سچی مسئلہ ہے. ایک 120 میلی میٹر فن بلڈ کے اندر تقریباً 2 سینٹی میٹر کا تار ہوتا ہے۔ 6 m/s پر اس کا Reynolds نمبر Re = v × c / ν ≈ 6 × 0.02 / 0.000015 ≈ 8,000 ہے، ایک نظام جہاں بلاڈز اپنے زیادہ تر لائف کو کھو دیتے ہیں۔ امپرائئل کالج میں ایک 2 سانٹی میٹر روٹر کو ایک ٹورن کے طور پر ڈیزائن کیا گیا تھا جو کہ تقریباً 9٪ کی طاقت کا کوفی فیکٹر حاصل کر رہا تھا۔ہاوی، بنسال اور ہیلمز، 2011). کمپیوٹر فنوں کو ہوا کو دبانے کے لئے بنایا گیا ہے، اس سے دبا نہیں جاسکتا۔ اس لئے ہم 5 فیصد (خوفناک) ، 10 فیصد (مرکزی) یا 20 فیصد (امید پرست) کی روٹر کارکردگی اور فن سے گرڈ تک 40، 55 یا 70 فیصد کی بجلی کی زنجیر کو فرض کرتے ہیں۔

ڈکٹس مدد کر سکتے ہیں. ایک وسیع برم کے ساتھ ایک ڈفائر، “ہوا لینس” کیوشو یونیورسٹی میں تیار کیا گیا تھا، اسی قطر کے روٹر کی طاقت کو تقریباً 2 سے 5 (Ohya اور Karasudani، 2010) تک بڑھا دیا۔ لیکن ایک ڈکٹ فرینٹل اسپیس لے لیتا ہے: ڈیوائس کے فرینٹل ایریا کو پار کرنے کی طاقت کے تقریباً نصف سے زیادہ کو نکالنا دکھایا نہیں گیا (Dighe et al., 2018). ہمارے ماڈل وہاں یہ کپ.

مرکزی مفروضات کے ساتھ پورے دیوار کرتا ہے 6 ميں 7 کيو وٹ، 10 ميں 34 کيو وٹ اور 15 ميں 114 کيو وٹ. فن سائز طاقت کو کم سے کم بدلتا ہے، کیونکہ تمام سائزوں کے ساتھ 55% دیوار کو ڈھانپتے ہیں؛ یہ حصوں کی گنتی اور قیمت کو تبدیل کرتا ہے۔ ڈکٹس صرف اگر وہ ہر روٹر کی خروجی دوگنا سے زیادہ ہیں جیتتے ہیں، کیونکہ وہ کم منڈیوں کے لئے جگہ چھوڑ دیتے ہیں.

ایک سال میں کتنی توانائي

ایک سائٹ پر ہوا ثابت کبھی نہیں ہے. ہم تین سا ئٹس کو ایک معیاري (Rayleigh) ہوا کے تقسیم سے ماڈل کريں: شہر کا چھت اوسط 4 ميں/سي، اي ريل گا د کا بندوبست 4.5 ميں کھلا ہوا ساحل 6.5 ميں/سي حقیقی شہری ہوا کمزور ہے: برطانوی کاربن ترسٹ نے کچھ تعمیراتی سائٹس کو 5 میٹر/سیکنڈ تک پہنچنے والا پایا (کاربن تراست، 2008) اور واروک ونڈ ٹرائلز میں 26 عمارتوں کے ساتھ مائکرو ٹورنینوں نے اوسط طور پر 0.85% کی صلاحیت کا عنصر (انکرافت، 2009).

ایک عام 3 میگاواٹ اونٹشیر ٹورنین کو 35 فیصد کی صلاحیت کے ساتھ چلنے سے 3 MW × 8,760 h × 0.35 ≈ 9.2 GWh ایک سال میں: 65 ساحلی فن دیواروں کے برابر.

یہ کیا خرچ ہوگا

ہم نے ہر مربع میٹر کے لئے ہر حصے کا اندازہ: $3 to $حجم، فریم اور میش، الیکٹرانکس اور موجود عمارتوں پر ماؤنٹنگ میں ہر ایک 8. پورے دیوار کے لئے آتا ہے $0.76 million to $2.43 ملین (مرکزی $ 1.38 ملین) ڈکٹس کے بغیر. 20 سال کے لئے 7 فیصد کی تخفیف کے ساتھ، ہر کیلو واٹ گھنٹہ کی قیمت دیتا ہے.

ایماندار پڑھنا: آج کے کمپیوٹر کی طرف سے بنایا، فالو وال خرچ کے بارے میں $1.20 per kWh on a windy coast and about $5 ایک شہر میں مرکزی معاملے میں. رہائشی چھت پر شمسی لاگت $0.12 to $0.28، یوٹیلیٹی پیمانے کی ہوا $0.03 to $0.07 (Lazard LCOE+, جون 2024؛ IRENA, 2024). ایک پاور پلانٹ کے طور پر، تصور آج مقابلہ نہیں کرتا ہے.

کیا سچ ہونا چاہئے

تحقیق ان جیسے اعداد و شمار کو تبدیل کرنے کے لئے موجود ہے. ایک ساحلی سائٹ پر جہاں 65 فیصد بجلی کی زنجیر ہے اور ڈکٹڈ ماڈیولز ہیں، ہر کیلوواٹ گھنٹہ کی لاگت دو چیزوں پر منحصر ہوتی ہے: ہر ڈکٹڈ روٹر ہوا کو کتنا اچھی طرح تبدیل کرتا ہے (اس کی موثر کارکردگی) اور دیوار کے ایک مربع میٹر کی نصب کی گئی لاگت کیا ہے۔

موثر ڈکٹڈ روٹر کارکردگی	$200 ہر مربع میٹر	$400 ہر مربع میٹر	$800 ہر مربع میٹر
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

تحقیقی پروگرام

مرحلہ	ہم کیا کرتے ہیں	ہم کیا پیمائش	تخمينی خرچ
0. Desk study	ڈکٹ شکلوں ، بليڈ ڈیزائن اور برقي ليجنڈ کا کمپیوٹر سيمو لا ئيشن	پیش گوئی کی گئی صلاحیت اور نقصانات	$15k to $30k
1. بينچ ٹیسٹ	20 آف-دی شیف اور 3 سے 15 m /s کے ایک ہوائي سرنگ میں 20 مخصوص روٹر	موثريت کے کرو، شروع کرنے کی رفتار، شور	$30k to $60k
2. ایک ماڈول	ڈکٹس اور پاور الیکٹرانک کے ساتھ 16-فن ماڈول	ماڈول کی کارکردگی، ایک سال باہر	$25k to $50k
3. 10 m² پائیلٹ	جنگلي حيات کيمرا کے ساتھ ميزائل کا چھت پر پا نيل	توانائی، آرری نقصانات، دستیابی، پرندے اور بھڑ	$60k to $120k
4. Full wall design	ڈھانچے، سرٹیفیکشن، اخری لاگت ماڈل	نصب شدہ خرچ پر m²، خرچ پر kWh	$50k to $100k کی

مرحلے 0 سے 3 تک تقريباً $130,000 to $260,000 کی ضرورت ہے۔ ایک مکمل دیوار صرف اس صورت میں معنی رکھتا ہے اگر پائلٹ فرضی کو تصدیق کرتا ہے. تمام تحقیق کی رقم فاؤنڈیشن کے خزانہ سے دی جاتی ہے، جو پروجیکٹ کی ضرورتوں کو پورا کرتا ہے، لیبارٹری اور سپلائرز سے لے کر سرور اور لوگوں تک؛ خراج عقیدت ایک پروگرام کے لئے محفوظ نہیں کیا جاسکتا۔ مکمل تکنیکی رپورٹ، ماڈل اور اس کا ڈیٹا کھلے ہیں: ماڈل ڈیٹا اور ماڈل کوڈ.

آپ کی مدد کیسے کر سکتے ہیں

• اپنی مہارت لے آؤ. ہمیں چھوٹے روٹر ایرو ڈینامکس، ہوائی ٹنلز، پاور الیکٹرانک، ساختی انجینئرنگ یا پرندوں کی نگرانی جاننے والے لوگوں کی ضرورت ہے۔ اے کام پيش کريں
• ایک چھت کی پیشکش. محفوظ رسائی کے ساتھ ایک ہوائی فلٹ چھت 10 m² پائلٹ کی میزبانی کر سکتا ہے. ہمیں بتاؤ کہ یہ کہاں ہے اور کس طرح ظاہر محسوس کرتا ہے.
• ہوائی ڈیٹا شیئر کریں. اگر آپ ایک چھت پر ایک موسمی اسٹیشن چلائیں، ایک ساحل یا ایک پل، ہوا کی پیمائش کا ایک سال ہمیں پائیلٹ سائٹ کو منتخب کرنے میں مدد کرتا ہے۔
• گھر میں ٹیسٹ. ایک سستا پانی سے نگہداشت فن، ایک پل ریکٹیفیئر اور ایک ہوائی بالکن پر ایک ملٹی میٹر ایک اچھا سائنس پروجیکٹ بناتا ہے۔ مختلف ہواؤں پر وولٹیج اور کرنٹ کا اندازہ اور ہمیں اعداد و شمار بھیجنے.
• فاونڈیشن کی مدد. خراج عقیدت خزانہ اور اس کے ساتھ، اپنے تمام تحقیق کو جاری رکھنا.

ذريعہ

1. ہاوی، ڈی اے، بنسال، ای اور ہولمز، ایس (2011). توانائی کی حاصلات کے لئے سینٹی میٹر پیمانے پر ڈھانپے ہوئے ہوائی ٹرانسفارمر کا ڈیزائن اور کارکردگی۔ اسمارٹ میٹیریلز اینڈ اسٹرکچرز 20، 085021.
2. اویا، وائی اور کاراسودانی، ٹی (2010). ایک covered ہوا کے ٹورنین ہوائی لینس ٹیکنالوجی کے ساتھ اعلیٰ آؤٹپوٹ توانائی پیدا. توانائی 3(4)، 634-649.
3. ڈگہ، وی وی، ڈی اولیویرا، جی، ایوالون، ایف اور وان بوسل، جی جے ڈبلیو (2018). ڈکٹ ہوائی ٹربن کی بہتری اور روٹر کی جگہ کے لئے حساسیت۔ ونڈ انرجی سائنس 3، 221-229.
4. کاربن تراست (2008). چھوٹے پیمانے کی ہوائی توانائی: پالیسی کے تبصرے اور عملی رہنمائی.
5. انکرافت (2009). واروک ونڈ ٹرائلز آخری رپورٹ.
6. پاسیفیک نورتھ وسٹ نیشنل لیبارٹری (2024). ڈسٹری بیوٹڈ ونڈ مارکیٹ رپورٹ، 2024 ایڈیشن: چھوٹی ہوا کی اوسط طاقت 7370 ڈالر ہر کیلو واٹ ہے اور 2023 میں اس کی صلاحیت کا 13 فیصد حصہ ہوگا۔
7. Lazard (جون 2024). توانائی کی سطحی لاگت +.
8. ایرنا (2024). 2023 میں قابل تجدید توانائی کی پیداوار کی لاگت.
9. اوڈیسی دیوار. بجلی کی کھپتی ہر گھر، EU.
10. امریکی توانائی معلومات ایڈمنسٹریشن (2022). اوسط رہائشی بجلی استعمال.
11. لوس، ایس آر، وِل، ٹی اور مارا، پی پی (2013). ہمسایہ ریاستہائے متحدہ میں ہوائی سہولیات پر پرندوں کے تصادم کی موت کی تخمینے. بایولاجیکل کنزرویشن 168، 201-209.