Àwọn Ìpàlẹ̀
Àwọn rotórí nla kan, tàbí ẹgbẹ̀rún àwọn mìíràn tí a fi pamọ́? A tí n ṣayẹwo láti rí pé pánẹ́ẹ̀lì àwọn fańìnì kékeré, gbogbo wọn ní ìwọ̀n tí o bá jẹ́ pé kómputa rẹ̀ dínú, lè yi ojú-ìnà ilu padà sí agbara. Níbẹ̀ ní àwọn àwọn arísí-lẹ́tà, àti àwọn àwọn ààyè-iṣẹ́ tí kò ṣiṣẹ́ bíi.
Gbogbo àwọn pẹ̀lú́ ọ̀fẹ́ tí o tì riì lórí lórí: kọ́ rotór kan bí a tí lè ṣé, fi hàn bí a tí lè jẹ́, ki o si fi àwọn ẹ̀yàn nlà náà lọ́wọ́lú. O ṣiṣẹ́ nípa ìrànwọ́. O tun nilo awọn ẹlẹsẹ, awọn ọna, ilẹ ti o han gbangba, ọdun ti awọn iwe-aṣẹ, ati pe o pa awọn ẹranko. A fẹ́ lati ṣayẹwo àwọn ero tí kò tọ́.
Àwọn àkọlé
Lọ́wọ́lù àwọn aagó ìsàlẹ̀-ilà tí wọ́n fi kọ̀ǹpútà pamọ́. Rọ́ọ̀nù rẹ̀ lọ́wọ́lọ́wọ́: fi àwọn ìjánu-ìjánù wọ́n lọ́wọ́lù, àti motó tí kò ní brushes ní inú jẹ́ aagó kejì. Fi àwọn mẹ́tàláàrin-an lọ́wọ́lọ́wọ́ wọn sínú módílì tí o ní ìwọ̀n àwọn ẹ̀yàn pizza, fi gbogbo wọn sí ìlànà kọnputa tí a ṣé lè rọ́ọ̀nù ojú-ìlẹ̀, ki o si dá pánẹ́ẹ̀lì kan wọ̀nyí pẹlú awọn módílì ọ̀pọ̀lọpọ̀.
Ti a ba pa fan kan, ilẹkun naa yoo padanu ọgọrun-un ninu awọn ohun ti o ṣẹṣẹ jade, ati pe ẹnikẹni ti o ni screwdriver le ṣe atunṣe rẹ. Àwọn módìlì náà nínú àwọn pákìtì ìṣàfarawe. Wọn le wa nibẹ lori ilẹkun, lọ si ori ile tabi ṣe atunṣe awọn panẹli ti o daabobo ohun-ọna.
Àwọn ààyè-iṣẹ́
Awọn ẹranko ati awọn ẹṣin. Awọn pẹpẹ nla jẹ iṣoro gidi fun igbesi aye ẹranko: a ṣe iṣiro pe 140,000 si 328,000 awọn ẹranko ku ni gbogbo ọdun ni awọn pẹpẹ monopole ni United States nikan (Loss, Will ati Marra, 2013). 150 m rotor ti o yi pada ni 10 rpm n gbe awọn itọka rẹ lọ si π × 150 m × 10 / 60 s ≈ 79 m/s. A 120 mm fan lẹhin a 10 mm meji yio rẹ titẹsi ni irin ajo iyara. Ko si ẹnikan ti o ṣe iwadi ibaraẹnisọrọ ẹranko pẹlu awọn ilẹkun micro-fan meshed titi di bayii, nitorinaa iwadi rẹ jẹ apakan ti eto wa.
Ìṣàfihàn. Ojú kọ́ọ̀kan náà tí a fi pọ̀ jú lọ: ni ààyè-iṣẹ́, nípa àwọn ìsàlẹ̀-ilà ile-ìṣọ̀, nínú àgbègbè kaǹín. Àwọn ààyè-iṣẹ́ yìí kò lè tẹle àwọn ìjánu-ìsún. A modular array lè pamọ́ sí wọn.
Ìṣàfilọ́lẹ̀ àti ìdárapọ. Ko sí ẹ̀yàn, ko sí alamọja, ko sí ìpaṣẹ́. A 1,800 m² gbogbo ile iṣọn le ni nipa 1,700 awọn apoti, mẹrin tabi mẹta ti gbigbe containers.
Oju-ọjọ ati oju-oorun nibẹ. Oju-ọjọ ti n bọ lojoojumọ ni alẹ ati ni igba otutu, nigba ti awọn pánẹ́ẹ̀lì oju-ọjọ bá jẹ́ lagbara. Ninu ile kanna, awọn meji le ṣe iranlọwọ fun ara wọn.
Fíìsì, láti inú àwọn mathematiki
Imudara ti o wa ni ayika agbegbe A jẹ P = ½ ρ A v³, nibiti ρ = 1.225 kg/m³ jẹ iwuwo oju-ọjọ ati v iyara oju-ọjọ. Kiibu ni gbogbo ohun: ni 6 m/s mita kan ti o wa ni square n gbe ½ × 1.225 × 6³ ≈ 132 W; ni 12 m/s o n mu 1,058 W, igba mẹrin diẹ sii.
Ko si rotoro ti o le gba gbogbo rẹ, nitori pe afẹfẹ gbọdọ tẹle ọna. Àwọn Ìgbà ìṣẹ̀dá sọ pé rótórà àtí òjó tí a ṣí lè yọ nípa ìpéwọ̀n 16/27 ≈ 59% ti agbara ti n lọ nipasẹ rẹ.
A tínnà rotórótìnì kò jẹ́ rotórótìnì nlà kéré. Àwọn ìyipadà àwọn ìṣàfarawé.
Nibẹ ni akọkọ buburu iṣoro. A 120 mm fan blade ni a chord ti nipa 2 cm. Ni 6 m/s nọmba Reynolds rẹ jẹ Re = v × c / ν ≈ 6 × 0.02 / 0.000015 ≈ 8,000, a ijọba nibiti awọn blades ti padanu diẹ ninu awọn lifting wọn. A 2 cm rotor ti a ṣe apẹrẹ bi a turbine ni Imperial College de si kan agbara coefficient ti nipa 9% (Howey, Bansal ati Holmes, 2011). Àwọn ìgbàrákọ́ kọ̀ǹpútà ní àwòrán lati fi ojú-ìyàn pamọ́, kò si láti fi pamọ́. Ninu awọn ọran wọnyi, a gba pe o ni agbara ti o dara julọ ti 5% (pessimistic), 10% (central) tabi 20% (optimistic), ati nẹtiwọọki ina lati fan si grid ti 40, 55 tabi 70%.
Ducts lè sé iranlọwọ. A diffuser pẹlu a wide brim, awọn “wind lens” ti o ni idagbasoke ni Kyushu University, multiplied the power of a rotor of the same diameter by about 2 to 5 (Ohya ati Karasudani, 2010). Ṣugbọn a duct gba frontal space: yiyọ diẹ sii ju nipa idaji agbara ti o kọja agbegbe frontal ti ẹrọ naa ko ti ṣe afihan (Dighe et al., 2018). Àwọn ààyè-iṣẹ́ wà tí a fi pamọ́ níbẹ̀.
Ninu awọn aṣeju ti o wa ni apapọ, ilẹkun naa ṣe 7 kW ni 6 m/s, 34 kW ni 10 m/s ati 114 kW ni 15 m/s. Iwọn ti awọn fan ko ni yipada si agbara, nitori gbogbo awọn iwọn ṣe afihan nipa 55% ti ilẹkun pẹlu awọn ẹyin ti o nlọ; o tun yipada si nọmba awọn ẹya ati idiyele. Ducts nikan gba ti wọn ba ju meji lọ ju ipari iṣẹ rotor kan, nitori pe wọn fi aaye silẹ fun awọn ololufẹ diẹ sii.
Ìgbá tí agbara náà bá jẹ́ nínú odun kan
Ìgbá tí a bá fi ààyè-iṣẹ́ kan pamọ́. A ti ṣe awoṣe awọn aaye mẹta pẹlu iyatọ ina ti o tọka (Rayleigh): awọn ile-iṣẹ ilu ti o ni iwọn 4 m/s, igbakeji ọna opopona ni 4.5 m/s ati awọn eti okun ti a fi han ni 6.5 m/s. Oju-ọjọ ilu gidi jẹ alagbara: UK Carbon Trust rii pe awọn aaye ti o ni ile-iṣẹ diẹ ti o de 5 m / s (Carbon Trust, 2008), ati 26 ti awọn turbines micro-mounted ti a fi sori ẹrọ ni Warwick Wind Trials ṣe iwọnwọnwọn agbara ti 0.85% (Encraft, 2009).
Fun iwọn, 3 MW onshore turbine kan ti o ṣiṣẹ ni 35% agbara faaji n ṣe 3 MW × 8,760 h × 0.35 ≈ 9.2 GWh ọdun kan: bi ọpọlọpọ bi awọn ilẹkun fan coastal 65.
Ìyàn tí o lè jẹ́
A ti ṣe iṣiro gbogbo apakan fun mita square kan: awọn fanimọra ti ko ni omi ni $3 to $8 ni iwọn kọọkan, awọn fẹlẹfẹlẹ ati awọn mesh, awọn ẹrọ itanna, ati fifi sori ẹrọ lori ile-iṣẹ ti o wa tẹlẹ. Iwọ-oorun: $0.76 million to $2.43 milionu (1.38 milionu dollar) laisi awọn ducts. Fipapọ ni ayika ọdun 20 ni oṣuwọn iyọọda ti 7%, pẹlu itọju, eyiti o fun ni idiyele ti kilowatt-aago kọọkan.
Ibaraẹnisọrọ ti o ni igbẹkẹle: ti a ṣe lati awọn ololufẹ kọmputa ọjọ iwaju, Fan Wall jẹ about $1.20 per kWh on a windy coast and about $5 in a city ni iṣẹlẹ agbegbe. O ni awọn iwuwo ti o yatọ, pẹlu awọn aṣọ-ikele ti o kere ju $0.12 to $0.28, agbara-agbara-agbara $0.03 to $0.07 (Lazard LCOE+, June 2024; IRENA, 2024). Bi ile-iṣẹ agbara, ọrọ naa ko ni ifẹ si loni.
Ohun tí a fẹ̀ jẹ́ òótọ́
A wa nibẹ lati ṣe ayipada awọn nọmba bẹẹ. Ni aaye kan ti o wa ni eti okun pẹlu awọn modulu ducted ati 65% chain agbara, iye owo fun kWh da lori awọn ohun meji ti a le ṣiṣẹ lori: bawo ni o ṣe dara lati yi gbogbo rotator ducted pada si ọrinrin (iṣe-ṣiṣe rẹ) ati kini mita square ti ilẹkun idiyele ti fi sori ẹrọ.
| Àwọn ìṣàmúlò-ètò àìdáràn ducted | $200 fun m² kan | $400 fun m² kan | $800 fun m² kan |
|---|---|---|---|
| 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 |
Àtòjọ-ètò ìṣàfarawégbèsì
| Àwọn ààyè-iṣẹ́ | Ohun ti a nṣe | Ohun ti a bá ṣé ìṣàfarawé | Àwọn Ìṣàmúlò-ètò |
|---|---|---|---|
| 0. Àkọsílẹ̀ Ojú-iṣẹ́ | Àwọn ìṣàfarawé kọ̀ǹpútà àwọn ìwọ̀n dúkì, àwọn ìṣàmúlò-ètò pẹ̀lú àwọn ìṣàfihàn elètì | Àwọn ìṣàfarawé àti àwọn ìdárawọ̀n | $15k to $30k |
| 1. Bench tests | 20 off-the shelf ati 20 custom rotors ni a wind tunnel lati 3 si 15 m/s | Àwọn ìṣàfarawé àwọn ìṣàmúlò-ètò, ààyè-iṣẹ́, àgbèwọlé | $30k to $60k |
| 2. Módìlì kan | Módílì 16-fan tí ní àwọn dúkì náà atí ìpapọ́ ìmọ̀ | Ìdáràn Módìlì, odun kan nínú ilẹ̀ | $25k to $50k |
| 3. 10 m² pilot | Pánẹ́ẹ̀lì àwọn ìṣàmúlò-ètò tí a fi kamẹra ẹrankò pamọ́ | Enẹ́jì, àwọn ìdáràn áríǹ, àwọn ìṣàfilọ́lẹ̀, àwọn ẹrankò àti àwọn kọ̀ǹpútà | $60k to $120k |
| 4. Ìṣàfilọ́lẹ̀ pánẹ́ẹ̀lì | Ìṣàmúlò-ètò, ìpejọ, àwọn ààyè-iṣẹ́ ìpari | Àwọn àwọn ìṣàmúlò-ètò fún m² kan, àwọn àwọn àwọn àwọn kWh kan | $50k to $100k |
Awọn igbesẹ 0 si 3 nilo nipa $130,000 to $260,000. Pánẹ́ẹ̀lì tí o pọ̀ nífẹ́ láti jẹ́ pé agbẹ̀jọro náà ń ṣàfihàn àwọn ìṣàfarawe-ìrọ̀. Gbogbo awọn iwadii ni a sanwo lati ile-ifowopamọ ti Foundation, eyiti o ṣe owo fun gbogbo ohun ti iṣẹ akanṣe nilo, lati awọn ile-iṣẹ ati awọn olupese si awọn olupin ati awọn eniyan; awọn ifunni ko le wa ni ipamọ fun eto kan. Akọsilẹ imọ-ẹrọ kikun, awoṣe ati data rẹ ni a ṣii: model data ati model code.
Bií o ṣe lè ran mì lọwọ
- Ṣégbèrè ìmọ̀ rẹ̀. A fẹ́ àwọn eniyan tí mọ́ àwọn aèrodinamìkì rotór-kekere, àwọn pẹ̀lú́ ọ̀fẹ́, ìkànnì ìmọ̀, ìṣàfarawé ìsẹ́ aládàpò tàbí ìgbọ̀n ẹrankò. Ṣé iṣẹ́ kan.
- Ṣégbègbè. Agbègbègbè kan tí a fi ọ̀rọ̀ kọ̀ǹpútà pamọ́ lè jẹ́ àwọn ìṣàfilọ́lẹ̀ 10 m². Fi wa mọ́ ibi ti o tì wa nílẹ̀ náà, ki a si mọ́ bi o ṣe ǹró.
- Ṣẹ̀dá àwọn ìṣàfilọ́lẹ̀ ìfẹ̀sìn ààyè-iṣẹ́ ìfẹ̀sìn. Tí o bá rọ́ọ̀nù ààyè-iṣẹ́ ní pánẹ́ẹ̀lì, oju-ìrin-ajò tàbí agọ̀, ọdun kan tí a bá fi àwọn ìṣàfilọ́lẹ̀ ìfẹ̀sìn ààyè-iṣẹ́ ìṣẹ̀dà kọ́jú sáà píríǹtì.
- Ṣẹ̀dá nílè. Fánà tí a kò lè fi omi mú, àwọn ìṣàfarawe-ìgbà atí multimeter nínú baluwé tí a bá wọ̀ inú ọ̀fẹ́ jẹ́ iṣẹ́ kọ̀ǹpútà sáà. Àwọn àwọn ìṣàmúlò-ètò
- Ṣàfikún Àwọn Ìṣàmúlò-ètò. Àwọn ìṣẹ̀dá lọ sí Àwọn Ìṣàmúlò-ètò ati ki o tọju gbogbo awọn iwadii wa, pẹlu eyi yii, ti n lọ.
Àwọn Ìṣàmúlò-ètò
- Howey, D.A., Bansal, A. ati Holmes, A.S. (2011). Iṣẹ́dà atí iṣẹ́ tí a ṣe fun ìkànnì kan tí a fi hàn ìbámu ọ̀fẹ́. Awọn ohun elo ati awọn igun 20, 085021.
- Ohya, Y. ati Karasudani, T. (2010). A sunmọ́ pẹ̀lú́ ìfẹ́nú ọ̀fẹ́ tí n ṣé agbèkalẹ́ agbará isẹ́ giga pẹlú imọ-ẹrọ́ oju-ọjọ. Energies 3(4), 634-649.
- Dighe, V.V., de Oliveira, G., Avallone, F. ati van Bussel, G.J.W. (2018). Ducted wind turbine optimization atí ìròyìn fún ààyè-iṣẹ́ rotóru. Wind Energy Science 3, 221-229.
- Carbon Trust (2008). Energy agbara ina ti o kere ju: awọn iwariiri ofin ati awọn itọnisọna ti o wulo.
- Encraft (2009). Awọn iroyin ipari ti awọn idanwo afẹfẹ Warwick.
- Pacific Northwest National Laboratory (2024). Awọn iroyin ọja Wind ti a pin, 2024 edition: Omi kekere ni apapọ $7,370 fun kW kan ti o fi sori ẹrọ ati ifosiwewe agbara 13% ni ọdun 2023.
- Lazard (June 2024). Ìrànwọ́ Enẹ́jì+.
- IRENA (2024). Iṣẹ-ṣiṣe Imudani agbara ti o le ṣe pada ni ọdun 2023.
- Odyssey Walls Ìlò agbara nípa ibi-ìṣàyàn kan, EU.
- US Energy Information Administration (2022). Awọn iṣẹ́ agbará inà tí a lo ni ààyè-iṣẹ́.
- Igbapada, S.R., Oun yoo, T. ati Marra, P.P. (2013). Awọn iwadi ti o ṣe lori awọn ẹranko ni a ṣe ni awọn ile-iṣẹ ti o wa ni United States. Biological Conservation 168, 201-209.