Àwọn Ìpàlẹ̀

Àwọn pẹ̀lú ààyè-iṣẹ́ ìfẹ́fẹ́ tí o tì rí nípa lóríkíntì kan: rotór kan tí o bá jẹ́ kéré, tí o bá jẹ́ kéré. O n ṣiṣẹ ni ọna ti o dara, ati pe o nilo awọn ẹlẹsẹ, ilẹ ti a ṣii ati ọdun ti awọn iwe-aṣẹ. A beere ibeere kan. Ṣe awọn rotors kekere pupọ, ti a ṣe ni awọn aaye nibiti awọn ilu wa tẹlẹ, le ṣe ina ni idiyele ti o tọ? Ifẹ́ Pánẹ́lì Ẹgbẹ́ Ẹgbẹ́ ni a ṣe ifilọlẹ ni igba akọkọ ni Local Solar System Foundation ni ọdun 2020; ojú-ìwé yi ni awoṣe ti o ṣii, ti a fi kun-un.

Ojú-ìwé yìí kọ́ fún àwọn ẹniti mòò fi owo-ọja, kọ́ àwòrán tàbí ṣayẹwo rẹ̀. O ko jẹ brochure ti a ṣe ni ifẹ. A tí wọ̀lú àwọn àwọn nọmba fún ìṣàfarawé wà nípa, tí a si rí ibi tí o tí i kù, tí a si kọ̀ọ̀kan lọ́wọ́lọ́wọ́ rẹ̀, tí a si wọ̀lú àwọn nọmba lẹ́ẹ̀kan. Itumọ ti o ku: a wall of computer fans on a facade cannot work, a crown of larger ducted rotors on a windy roof edge can make real electricity, and it will not beat solar panels on price unless several things we can test turn out well. Gbogbo awọn aworan ni isalẹ wa lati awoṣe wa ti o ṣii (code, data).

2.2%àwọn ìjánu-ìjánú ojú-ìrin, nípa pípẹ, lè lọ sí àwọn faǹí tí a fi pamọ́ sí pánẹ́ẹ̀lì tí a títí: àwọ́ kò ní ibi kan láti lọ

159 kWhfun m² fun odun lati igun ti o dara ju ni ojú-ìwé 6.5 m/s (kekere; ibi-afẹde 43 si 509)

225 kWhfun m² fun odun lati awọn panẹli oju-ọjọ ilẹkun lori ile kanna (kekere)

$0.84fun kWh kan fún àwọn ìṣàfarawé ẹ̀kà, àwọn ààyè-iṣẹ́ ìsàlẹ̀-ilà, ààyè-iṣẹ́ ìfẹ́ (àpẹẹrẹ $0.14 to $6.30); ojú-ìrin: $0.19

Àwọn ìṣàfarawé 1, àti idi tí o kò bá ṣiṣẹ́

Ifẹ akọkọ ni lati ṣe facade ti ile-iṣẹ, 40 m ni gigun ati 15 awọn ipele giga, ti a fi kun si nipa 110,000 awọn fan ti 120 mm, gbogbo wọn n ṣiṣẹ pada ki motor rẹ di generator. O jẹ fọto ti o dara. O ti ku fun awọn idi mẹta, ni ibamu si iwulo.

Ipele ti o wa ni iwaju ti ẹya 1 Fan Wall, 40 mita gigun ati awọn ilẹkun 15 giga, ti a dapọ ninu awọn modulu ti awọn fan mimu kekere, pẹlu ẹnikan ati ọkọ oju irin fun iwọn. — Version 1: 1,800 m² of facade covered in 120 mm fans. Local Solar System Àwọn àwòrán ìṣàfarawé àwọn ìpéwọ̀n.

1. Afẹfẹ ko le lọ sinu ilẹkun ti a da. Irin-ajo kan gba agbara lati oju-ọjọ ti o nlọ nipasẹ rẹ. Ninu facade ti o ni agbara, ọrinrin da duro (awọn onimọ-ẹrọ pe ni stagnation) ati pe o lọ si oke, isalẹ ati si apa. Botilẹjẹpe ti gbogbo awọn fanun ba ni iyatọ 30 cm ni isalẹ rẹ, ti o han ni awọn apa ati oke, iduroṣinṣin ṣe ibiti o nira: gbogbo oju-ọjọ ti n lọ si 1,800 m² ti awọn fanun yoo ni lati lọ nipasẹ nipa 39 m² ti iyatọ, nitorinaa o le kọja awọn fanun ni iyara ti ko ju 2.2% lọ. Power lọ pẹlu kiibi ti iyara, nitorinaa ilẹkun yoo tọju daradara labẹ 0.01% ti ohun ti awọn ololufẹ kanna yoo ṣe ni iduro ọfẹ. Awọn iwọn didun ti o wa ni ẹhin awọn ohun elo ti a fi ifẹnuba jẹ: 0.2 si 0.6 m / s ti airflow cavity ni awọn ọrinrin ti o to 5 m / s (Salonvaara et al., 2007). Sún àwọn móòdù 3D láti inú ìṣàfarawégbèsì 1 láti wò: àwọn ààyè-ìmúgbàn tí wọ́n ń tún pàlìrì sínú.

Ipinle ni a ti kọ: Omi n pọ si lori faaji ti o kun ati pe o lọ soke lati yi i pada lori eti ilẹ, nibiti awọn modulu ti wa. — Níbò ní a lè lọ. Àwọn àwòrán ìṣàfarawé, ìṣàmúlò-ètò módè́ìlì 2.

**2. Awọn titẹ kekere ṣiṣẹ dara. ** A 120 mm fan blade ni a chord ti nipa 2 cm. Oju-ọjọ ni ayika rẹ n gbe ni nọmba Reynolds ti o wa ni ibiti 10,000, eto kan nibiti awọn ẹṣin ti padanu diẹ ninu awọn ratios wọn: awọn airfoils ti o ni itunu ṣe ilọsiwaju “diẹ sii ju ilana ti iwọn” lori nọmba Reynolds ti o nira ti nipa 70,000 (Lissaman, 1983). Awọn turbines ti a ṣe iṣiro-iwọncentimita de awọn coefficients agbara ni ayika 9% (Howey, Bansal ati Holmes, 2011); 10 cm kọmputa-fan rotator lo bi turbine fi 28 mW si 5 m / s, nipa 4% ti agbara oju ojo lori rẹ nipasẹ iṣiro wa (Federspiel ati Chen, 2003). Àwọn ìgbàrákọ́ kọ̀ǹpútà ní àwòrán lati fi ojú-ìyàn pamọ́, kò si láti fi pamọ́.

Àwọn afẹ̀fẹ́ kọ̀ǹpútà 80 mm àwọn ẹ̀wọ̀n mẹrin tí wọ́n ní àwọn káàbù wọn atí aṣọ́ ọwọ́ ọ̀rẹ́, lórí ìsàlẹ̀-ilà fáà. — Standard 80 mm kọmputa fans. Itumọ 1 ti gbọye nipa 110,000 ti awọn ọmọbinrin wọn ti o tobi ju 120 mm lọ lori facade kan. Photo: cappie2000 (public domain)

**3. Awọn ẹgbẹẹgbẹrun awọn ẹrọ itanna kekere ti o ni agbara ti wọn ṣe. ** A fan motor ti n pese apakan ti watt kan ni awọn volts diẹ le padanu 10 si 40% ninu diode rectifier nikan. A ti ṣe iṣiro pe 54% ni a lo fun gbogbo eto ina lati fan si grid.

Ti a ba gbagbe idi akọkọ ni kikun (a free-standing wall of fans), ẹya 1 yoo san nipa $4.20 per kWh on a windy coast and $18 ni ilu, mejidinlogun si ọgọrun kan igba ti iye ti rooftop solar.

Àwọn ìṣàfihàn tí a fi àwọn igun pàtó

Iwọn agbara ti o wa ni ayika nipasẹ oju-ọjọ A jẹ P = ½ ρ A v³, pẹlu iwọn otutu omi ρ = 1.225 kg/m³. Kubu ni gbogbo ohun: ni 6 m/s mita keji kan n gbe 132 W, ni 12 m/s 1,058 W. Ni apapọ ni ọdun kan, ilẹkun ilu pẹlu 4 m / s oju ojo ti o jẹ nipa 75 W fun m²; a okun ti o han ni 6.5 m / s nipa 321 W fun m².

Ìdádé Betz. Kò si rotórà tí a ṣì lè yọ̀kù ju 16/27 ≈ 59.3% lọ nínú ìpàpọ̀ ààyè-iṣẹ́ rẹ̀, nitorí pé ojú-ayè gbọdọ̀ kọ̀ǹpútà láti inú ọna náà.

Igba ti a le fi rotor keji kun. Rotors meji ni awọn tẹle (gẹgẹbi awọn ipele ti jet engine) le de si diẹ sii ju 16/25 = 64% ti agbara nipasẹ agbegbe rotor kan, ati infinitely ọpọlọpọ nikan 2/3 (Newman, 1986). A jeti engine stacks igbesẹ nitori o ti gbe omi nipasẹ kan pẹlú a ti daduro core pẹlu kan nla pressure iyatọ lati fireemu burning. Oju-ọjọ ọfẹ ko ni itẹsiwaju bẹẹ: gbogbo igbesẹ ti o pọ si mu ki oju-ọjọ yarayara, ati pe oju-ọjọ yarayara n lọ kuro ni ayika ẹrọ naa. Ìgbà tí a fi gbọ́dọ̀ kọ́ọ̀kan rotors ọ̀fẹ́ tí n bọ́ nínú ìjádè lati 0 si 60%, ṣugbọn àwọn ìṣàyẹwo tí a tí ṣé nípa ìmọ̀ràn lórí 2 to 10% (Adema ati bẹbẹ lọ, 2026 atunyẹwo).

Ìpàdé àwọn ìjánu-ìgbà tí a lè fi kun. A pánẹ́ẹ̀lì kùnà láti wọ́ inú ìfẹ́fẹ́, àti ìfẹ́fẹ́ náà ní agbara. Ni awọn ratios ti o kere ju ti awọn rotors kekere, ibajẹ jẹ nla: rotator Glauert ti o dara julọ de 0.42 ni ratio iyara-ipele ti 1, 0.51 ni 2 ati 0.57 ni 5. Àwọn àgbègbè tí a fi pamọ́ láti inú rotórì lè gba padà sípò. Ko si ẹnikan ti ṣe iṣiro eyi lori turbine oju-ọjọ; lori awọn propeller ọkọ ofurufu bii awọn vanes fun 2 si 5% (Li et al., 2017).

Ìwọ̀n tí dúkì lè fi kun. Dukì kan tí ní àwọn ìsàlẹ̀-ilà tí a kọ̀ọ̀kan (àwọn “ìpàtìrà ojú-aye” tí ile-iwe giga Kyushu) mú ìgbàjú láti inú rotórò náà lọ́wọ́lọ́wọ́, kí o si gbá ọ̀fẹ́ diẹ́ sii lọ́wọ́ rẹ̀. Ninu awọn idanwo ti wind-tunneling a compact brimmed diffuser mu agbara coefficient lati 0.37 fun rotator kan si laarin 0.7 ati 0.88, ni ibamu si agbegbe rotator, ṣugbọn nikan si 0.48 si 0.54 ni ibamu si gbogbo brim (Ohya ati Karasudani, 2010). O jẹ ifẹ: fun gbogbo mita square ti agbegbe frontal, awọn ducts ko le ṣe idiwọ Betz limit, “ni iṣiṣẹ awọn ifosiwewe agbara ti o ga ju 3 lọ ko le ṣee ṣe”, ati pe awọn turbines ducted ni “o kere ju ọdun 50.” Lati igba naa, ko si igbadun iṣowo kan” (van Bussel, 2007). Igbiyanju ti o dara julọ ni bayii, FloDesign / Ogin, yọ awọn turbines rẹ kuro ni awọn oṣu mẹta ati pe a fi silẹ ni ọdun 2017 (Gipe, 2017).

Awọn turbine ina mẹrin ti o kere ju lori awọn igun alawọ ewe giga, rotator kọọkan ti wa ni ayika nipasẹ agbọn kan pẹlu ipari ti o ni oju-ọjọ, lodi si ilẹ ti o ni awọsanma. — Wind-lens turbines nínú kàmpasì Ito tí a fi kọ́ níle-iwe giga Kyushu, Japan: rotoro kan gbogbo lọ́wọ́lu nínú ẹ̀yàn kan pẹlú igun pánẹ́ẹ̀lì, àwọn eró tí módìlì wà gba. Photo: Hot cake syrup, CC BY-SA 3.0

Ìwọ̀n jẹ́ nkaǹkan nitori àwọn ìṣàmúlò-ètò Reynolds. A tí ṣé ìṣàmúlò-ètò tó dara jù láti inú àwọn ìṣàmúlò-ètò nínú gbogbo wọn pẹlú módè́lì ìpa-ẹ̀yàn (Glauert’s optimum á fi pẹ̀lú ìṣirò, àwọn ìṣẹ̀dà àti àwọn ìpadàbọ́, àti àwọn ìṣàmúlò-ètò ìṣàfihàn-si-ìjádè tí wọ́n kù sí àwọn ìṣàmúlò-ètò Reynolds, láti inú àwọn ìjádù ìsàlẹ̀-ètò Reynolds tí a tí kọ́kọ́kà bíi Selig’s SG6043):

Àwọn ìṣàfarawé àwọn ààyè-iṣẹ́	Àwọn àgbèwọlé, ìṣàfarawe-ìjánu-ìtàn	Reynolds number (75% radius)	Àwọn àwòrán
4 cm	8, 1.25	4,500	0.23
12 cm (àwọn ìjánu-ìwé kọ̀ǹpútà)	8, 1.5	12,000	0.29
25 cm	8, 2.0	20,000	0.36
50 cm (módìlì ìṣàfarawélẹ̀)	6 sí 7, 2.5	43,000	0.39 si 0.40
1 àwọn ìpele	6, 3.0	74,000	0.42
7 m (àwọn ìjánu-ìjánu kékeré)	8, 4.5	265,000	0.49

Wọn ní àwọn ìpàlẹ̀ fun àwọn ẹ̀yàn tí a kọ̀ fún iṣẹ́, ṣaajú ìpàpọ̀ inú aye. Bi a ṣe le rii, 39 cm ti o ni idi-awọn igbimọ ti a ṣe apẹrẹ ti a ṣe iwọn 0.32, nibiti awoṣe wa nfunni nipa 0.39 fun iwọn naa (Kishore, Coudron ati Priya, 2013): nitorinaa a ro pe awọn ohun elo akọkọ de 65 si 90% ti iye apẹrẹ, ati diẹ sii ju fun awọn rotors sentimita lọ, nibiti iyatọ laminar ti n ṣaṣeyọri.

A kekere mẹrin-bladed awoṣe wind turbine lori kan slim tower ni a wind tunnel, ni iwaju ti kan nla grid of metal flaps driven by motors. — A awoṣe wind turbine ni a wind tunnel ni University of Oldenburg, Germany, ni iwaju ti a actif grid ti motor-driven flaps ti o fi oju omi sinu turbulence ti a ṣe iṣakoso. Fásì 1 tí a bà ṣé àwọn àkọ́kọ́ wa nínú ìforúkọ́kọ́. Photo: Schottler, Reinke, Hölling, Whale, Peinke and Hölling, CC BY 3.0

Ìgbé ààyè-iṣẹ́ ìfẹ́. Módílì tí a fi pamọ́ lò nínú àwọn ààyè-iṣẹ́ àwọn ìṣàfarawe-ìgbà àti àwọn ìṣàfarawe-ìgbà. O ni awọn ẹranko ti o wa ni ayika rẹ, ati pe o jẹ ọkan ninu awọn ẹranko ti o tobi julọ ni agbaye. Tamaro et al., 2024; Richmond-Navarro et al., 2022. Nípa ìgbàyélú àwọn ojú-ìwé, módílì tí o bá jẹ́ pé 47% tí àwọn ìṣẹ̀dá rótór̀ì-àtilẹyin-nígbá gbogbo ó lè gba. Ìṣàmúlò-ètò 1 gbágbọ́ pé 100%.

Àwọn ààyè-iṣẹ́ tí a fi pamọ́: àwọn ẹ̀dà nínú ìsàlẹ̀-ilà àti àwọn àgbèkàn

Fi gbogbo ohun ti o wa loke ati pe apẹrẹ naa fẹrẹ kọ ararẹ: awọn rotors nla nibiti nọmba Reynolds jẹ ẹwa, ni awọn ducts ti o ṣe aabo ati mu wọn pọ si, n duro de ọfẹ nibiti afẹfẹ le kọja, n wo oju ojo ti o wa ni aaye lori ile-iṣẹ nibiti omi ti o lagbara julọ. Ìgbà náà ní aagó. Omi ti o ba fa awọn facade pọ si ati ki o yi pada lori awọn igun; ni oke ti a upwind ilẹkun igun ti oju omi jẹ 1.06 si 1.25 igba iyara ni giga ti ilẹkun, sugbon nikan 0.38 igba nigbati awọn igun ti wa ni isalẹ wind (Mertens, 2006).

Mojuto kọọkan jẹ 725 mm square: a 0.5 m mẹrin-blade rotator ni a compact wind-lens duc, mẹta stator vanes ti o gba pada diẹ ninu awọn swirl ati gbe 50 si 300 W generator, a gajesi guard mesh ati kan sealing agbara board pẹlu maximum-power-point ijabọ. Awọn ẹsẹ meji ṣe a 1.45 m giga ti o wa ni oke ti irin reluwe lori parapet. Àwọn módìlì lè ṣílọ́wọ́ nínú àwọn ìṣàfarawe.

Ààyè láti inú móòdù tí a fi hàn: àwọn ìjádà, rótórù mẹ́ta-bládì, dúkì nípa àwọ̀n, àwọn vánẹ́ẹ̀tì stator atí podú jenérí, pẹlú àwọn ìṣàfarawé. — Módìlì tí a fi hàn. Àwọn àwòrán ìṣàfarawé, ìṣàmúlò-ètò módè́ìlì 2.

Àwọn àgbèwọlé kò jẹ́ àìṣàfilọ́lẹ̀. Módèlè̀ náà ti kọ́ wọn fun nọmba Reynolds ti wọ́n yoo rii ni otitọ, nipa 45,000 ni 6 m/s: chord 62 mm nibẹ̀ ni aarin ikore naa ti n bọ́ si 36 mm ni aarin, twist lati 38° si 10°, atí apẹrẹ́ tí o dápọ́ nípa ìdí-akoko ti 2.5. Ni 6 m/s rotor ti nlọ ni ayika 700 rpm; awọn agolo rẹ n gbe ni ayika 30 m/s ni 10 m/s oju ojo, kere ju idaji ti 79 m/s ti awọn agolo turbine nla kan.

Àwọn ààyè-iṣẹ́ ìṣàfarawe-ètò Blade atí táàbù tí a fi hàn àwọn ìpapọ̀ ìsàlẹ̀-ilà, ìṣiró, àwọn iǹẹ̀tì Reynolds àtí ìgbà-si-ìjáde-nínú àwọn radiì mẹ́ta. — Àwọn ìṣàmúlò-ètò àti àwọn ìṣàmúlò-ètò láti inú àwọn ààyè-iṣẹ́ àwọn ìṣàmúlò-ètò.

Àwọn àwọn ìtàn

Ni gbogbo mita keji ti agbegbe frontal ni ọna to tọ lati ṣe iyatọ: facade, a ilẹkun ti o wa titi ati awọn igun-ajo gbogbo wọn n gbiyanju fun ohun kanna, oju-aye ti o ni ibatan si ọrinrin. Àwọn fálù ìsàlẹ̀-ilà, láti inú ààyè-ìṣàmúlò-ètò tí a fi hàn-si-ìpàdé nínú àdàtà módè̀lì. Eniyan ni o wa pẹlu ọna oju ojo, ibajẹ (5 si 15%) ati iwọle (92 si 97%). Iye owo agbara: 20 ọdun ni oṣuwọn iyọkuro gidi ti 7%, itọju 2 si 5% ti idoko-owo fun ọdun kan.

Àwọn ààyè-iṣẹ́	Cp nínú ààyè-iṣẹ́ ìsàlẹ̀-ilà	kWh fun m² kan fun odun, ojú-ìwé/ ilu tí a fi àwọ̀	Fákìtì ìgbàra, ààyè/òkè	Àwọn àwọn owóò tí a fi pamọ́ fún m² kan	Àwọn ìrànwọ́ fún kWh kan, ààyè-iṣẹ́/òkè	Igbánújẹ́ àpẹẹrẹ ni $0.19/kWh
A. Version 1, stock 120 mm fans (free-standing)	0.045	23 / 5	5.2% / 1.2%	$765	$4.21 / $18.0	kò pẹ
A2. 120 mm rotors	0.089	45 / 11	5.2% / 1.2%	$805	$2.23 / $9.45	kò pẹ
B0. 0.5 m ṣí àwọn rotótì, ìgbà	0.148	125 / 34	9.3% / 2.5%	$1,192	$1.19 / $4.37	kò pẹ
B. Tí a tì fi hàn: 0.5 m ducted, stator, crown	0.164	159 / 43	10.7% / 2.9%	$1,074	$0.84 / $3.10	kò lè (ọ́jútó tí o dara jú: 4.5 odun nínú ìfẹ́
B2. Bí àwọn ìṣàfarawégbè B	0.174	168 / 46	10.7% / 2.9%	$1,245	$0.92 / $3.40	kò pẹ
B3. B bí àwọn ìdàràn-ìgbà	0.164	128 / 32	8.6% / 2.2%	$944	$0.92 / $3.66	kò pẹ
Ìgbánú oorun, ile kanna		225	12%	$410	$0.19	10.6 ọdun
Àwọn ààyè-iṣẹ́		139	7.6%	$630	$0.47	31 ọdun
10 kW turbine, 7 m rotor lori a 18 si 30 m mast	0.35 lori àgbèwọlé	31,600 / 10,300 kWh fun turbine kan	36% / 12%	$8,910 fun kW kan	$0.35 / $1.08	27 ọdun

Ohun tí àtòjọ-ẹ̀yàn sọ:

Ìgbà tí a fi hàn nínú ìwé yìí, lọ́wọ́lọ́wọ́. Nípa m² kan tí a bà gbékalẹ̀, àwọn módúlù tí a fi hàn (B) gbá awọn rotors tí o jọ́ nínú iyẹ̀wú (B0) nípa 10 si 30%, nitorí pé wọn jẹ́ kí ojú ọ̀nà ìfẹ́fẹ́ wọ́n mọ́. O tun jẹ aṣọ ti o ni itara, ti o ni itara ati pe o ni itara si awọn ohun ọsin.
Rotorù kẹtà kò gba. Ó fi 6% ìfẹ́nú agbarà kun fun 16% àwọn owó diẹ́ sii. A jet-engine-style multi-stage wind module ni o wa ni fifisikisi, ko si ni ifẹ.
Módùlù àwọn ìsàlẹ̀-ilà tí wọ́n lọ́wọ́lọ́wọ́ nínú. Agbègbè kan nínú agọ́ náà gba 55% nikan fun módùlù kan, tí a bá ṣe afiwe pẹlú ojú-ìsàlẹ̀-ilà tí wọ́n lọ́wọ́lọ́wọ́ lọ́wọ́lọ́wọ́, nitorí pé àwọn ojú-ìsàlẹ̀-ilà mìíràn tí wọ́n wòyè lọ́wọ́lọ́wọ́ lórí ojú ojú ojú ojú ojú ojú. Ni ile-iṣẹ ayẹwo wa (40 × 20 m, 45 m giga) ẹbun ti o ni oye jẹ apa windward nikan: 60 m², nipa $64,000, nipa 9,500 kWh ni ọdun kan lori aaye windy, 2,600 ni ilu. Owo kanna ninu ilẹkun ina solar ra nipa 155 m² ti awọn paneli ṣe nipa 35,000 kWh ni ọdun kan.
Ninu awọn ilu o ko le gbiyanju lati ṣe ifilọlẹ. Iṣẹ-iṣe ti a fi sori ẹrọ ni agbara ina kekere ni iwe-akọọlẹ ti o dara: awọn turbines 26 ninu Warwick Wind Trials ni iwọn otutu ti 0.85% ti agbara (Encraft, 2009), ati awọn turbines mẹrin lori London’s Strata tower ti da duro lẹhin awọn ẹjọ ti o ni ipalara ati awọn ẹjọ ti o ni ipalara.

Fun iwọn, awọn ọkọ oju omi kekere ti o ni agbara ti AMẸRIKA ṣe deede si 14 si 16% ati $6,680 to $9,630 fun kW kan ti a fi sori ẹrọ ni ọdun 2024 ati 2025 (PNNL Distributed Wind reports). A ti fi awọn ilẹkun wa silẹ ni ayika $ 6,300 fun kW kan, ni ibiti o jẹ ami pe idiyele ti a ṣe iṣiro ko jẹ ẹtan.

A kekere mẹta-bladed wind turbine pẹlu kan yellow tail vane lori oke ti a giga lattice tower, lodi si kan buluu ojula lori igi. — A Bergey Excel kekere wind turbine lori a lattice tower ni ilu ti Portland's composting site, Oregon. Awọn pẹpẹ kekere lori awọn masti giga bi eyi jẹ igun ikẹhin ti tabili loke. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Ohun ti a fi pamọ́, tí a lè gbàgbọ́ atí tí a lè sọ

A ti ṣalaye (akọsilẹ tabi a ti ṣe iṣiro): agbara ni oju-ọjọ ati ibiti Betz; 16/25 ti o wa ni oke fun awọn rotors meji; pe awọn duts n mu agbara ga si agbegbe rotor kan ṣugbọn kii ṣe ju nipa Betz lọ fun agbegbe frontal kan; pe awọn ẹyin kekere ni nọmba Reynolds labẹ to 70,000 ko le ṣiṣẹ daradara; pe ilẹkun ti a da silẹ ko ni iwọle-ọna kan; pe awọn eti ilẹkun n mu iwọle-ọna ti o lọ kiri lọ; pe awọn turbini micro ti a fi sori ẹrọ ni awọn ilu ti n ṣiṣẹ dara.

Plausible (aṣatunkọ, ṣugbọn ko ti ṣe iṣiro fun apẹrẹ yii): 0.5 m rotator ti a ṣe apẹrẹ fun Reynolds 45,000 ti o de agbara coefficient ni ayika 0.3 ati 0.55 lori agbegbe rotator ninu dukia brimmed compact; 75% chain efficiency lati rotator si grid pẹlu awọn ẹrọ ṣiṣe 50 si 300 W ati MPPT ipele modulu; fi sori ẹrọ idiyele to wa ni ayika $1,000 fun m² fun iṣẹ akanṣe akọkọ.

Speculative (o gbọdọ ti wa ni ayẹwo): bawo ni ọpọlọpọ awọn ducts packed apa pẹlu apa padanu si ọkan miiran (a gbagbọ 10 si 30%); awọn iyara-ọna ati turbulence gidi ni a kuro lori a kọlu kan ti o fun; iduroṣinṣin ti awọn ẹgbẹẹgbẹrun ti awọn bearings ju ọdun 20 ti awọn gusts, ice ati dust; igboya ati vibrations ti a fi ranṣẹ sinu ile-iṣẹ; iwadii ẹranko pẹlu meshed ducts (iwọn nla turbines pa a ṣe iṣiro 140,000 si 328,000 ẹranko ni ọdun kan ni US (Loss, Will ati Marra, 2013); awọn ile-iṣẹ gilasi pa 365 si 988 milionu (Loss et al., 2014); ko si ẹnikan ti o ni data fun meshed roof-edge modules).

Awọn igun mẹrin ti o ṣii ni oke ti a fi kọju si, ti o wa ni oke ti ile-iṣẹ gilasi dudu kan, gbogbo wọn n gbe ọkọ ayọkẹlẹ ina ọfẹ kan, ni ibamu si oju-aye buluu. — Awọn turbines mẹta ti wind ni a ṣe ni oke Strata SE1, ile-iṣẹ ile-iṣẹ ni London, ni ọdun 2012. Photo: Cmglee, CC BY-SA 3.0

Ohun tí a fẹ̀ jẹ́ òótọ́

Fun awọn ọba lori a windy 6.5 m / s aaye, iye ti agbara ba wa ni da lori awọn ohun meji ti a le ṣiṣẹ lori: bi o ṣe n gba agbara pupọ ni gbogbo mita square ti agbegbe frontal, ati kini idiyele rẹ fi sori ẹrọ.

Cp nínú ààyè-iṣẹ́ ìsàlẹ̀-ilà	$300 fun m² kan	$500 fun m² kan	$800 fun m² kan	$1,100 fun m² kan
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

Ìgbàyégbèrè tí a fẹ́ ṣé idanwo: àwọn módílì 0.5 m ducted tí a kọ́ nípa ìmọ̀ràn gbá agbará igbẹ́sẹ̀ kan ti 0.25 si 0.30 nínú árín, àti iṣẹ́ iṣelọpọ́ tí a fi pamọ́ mú ẹ̀yà tí a fi pamọ́ lọ́wọ́lọ́wọ́ lọ́wọ́lọ́wọ́ lọ́wọ́lọ́wọ́ lọ́wọ́lọ́wọ́ lọ́wọ́lọ́wọ́. Tí wọn bá jẹ́, ẹ̀yà tí a fi pamọ́ lojú ilé tí o ní ọ̀fẹ́ wọ́n lè fi agbara mú $300 to $500 fun igun mita kan. Ti gbogbo wọn bá jẹ́, ẹ̀yà tí a fi pamọ́ lojú ilẹ̀ nínú ilé tí o ní ọ̀rọ̀rọ̀ jẹ́ ina nínú $0.12 to $0.24 fun kWh kan, iye owó tí a fi nṣé solarí fún iṣowo ($0.09 to $0.20, Lazard, 2026), pẹlú ìṣàfihàn rẹ̀ nínú aago àti nínú igba otutu. Tí ẹ̀yin kan bá jẹ́ pé, a tí fi pamọ́ lọ́wọ́lọ́wọ́.

Àwọn ààyè-iṣẹ́ tí o lè gba, atí awọn ààyè-iṣẹ́ tí kò lè

O lè gba:

Àwọn ile-ìṣàmúlò-ètò giga tí a fi àwọ́ kọ̀ǹpútà pamọ́, bí a tí n fi suǹmọ́: ojú-ìrin nínú àwọn ìsàlẹ̀-ilà inú ilè nínú ọ̀jọ́, nínú igba otutú ati nínú àwọn ìjádé, nigba tí pánẹ́ẹ̀lì ojú-ìrin bá jẹ́ kekere.
Àwọn ààyè-iṣẹ́ tí wọ́n tí kù tabi tí a fi ìwọ̀n. Aṣàlàyé kan ló ní pánẹ́ẹ̀lì, kò si ní ààyè-iṣẹ́ ààyè-iṣẹ́, àti pé kò bá padé àwọn pánẹ́ẹ̀lì, àwọn ẹ̀yàn tàbí àwọn àgbèkalẹ̀.
Iṣẹ́ tí a kò lè lò níbí tí káàbù bá jẹ́ owó: àwọn sénò, ìmọ̀ràn, àwọn ohun-eló kọ́ọ̀kan, àwọn ilé iwosan ojú-ayè nínú awọn púpọ̀lọpọ̀, àwọn mástọ́ atí àwọn ìṣàfarawé.
Awọn igun ti o wa tẹlẹ: awọn igun irin-ajo ati awọn igun ọkọ oju omi, awọn ilẹkun okun ati awọn parapets ti a fi pamọ, nibiti a ṣe sanwo fun iṣẹ naa.
Ìwọ̀n àti ìmọ̀. Akoroyin tí a fi yipada ni àwọn ọrọ̀ olólufé kan tí pánẹ́ẹ̀lì iná kò jẹ́; ile-iwe, awọn ile-ìmúra atí awọn ile-iṣẹ́ tí a mọ̀ nípa wọn ló ṣénú ohun náà.

O ju awọn ọgọrun-un lọ ti awọn turbines oju ojo ti o ni awọ dudu ti o wa lori awọn masti kukuru ti o pọju ni ayika ilẹkun ti o ni ipari ni oke aami ile itaja, pẹlu awọn igi ni isalẹ. — O ju awọn pẹpẹ kekere mẹrin lọ lori awọn ilẹkun meji ni Morro Bay, California, ni ọdun 2011. Fi rotors lori a ilẹkun ni rọrun; mu wọn sanwo ni awọn apakan to nira, bi Warwick Wind Trials ti fihan. Photo: Paul Gipe, CC BY-SA 4.0

Ó lè gba:

Bí a tìjádé ìdín-ìgbára. Ìgbà ìpapọ́ ìmọ̀ràn atí ìmọ̀ràn oorun ní iye owo $0.04 to $0.10 fun kWh kan; ko si ohunkohun lori ile-iṣẹ́ to ǹbọ́.
Ninu awọn ọna ilu ti a daabobo ati awọn agbegbe kekere-ilẹ, nibiti oju ojo jẹ laarin 4 si 5 m / s ni giga ilẹkun.
Flat lori fáàsì. Boya rotors náà tí a ṣe àwọn ìṣàfarawe, oju-ìrin mìíràn kò ní ìjánu-ìrò.

Àwọn àgbékalẹ̀ ìṣàfarawékọ́ atí ohun tí o lè jẹ́

Àwọn ààyè-iṣẹ́	Àwọn iṣẹ́	Àwọn àṣẹ tí o lè mú	Àwọn Ìṣàmúlò-ètò	Àwọn àkóónú
0 Àwọn ààyè-iṣẹ́	Ìṣàfilọ́lẹ̀ àwọn pẹpẹ, CFD tí módílì kan nípa áríǹtì 3 × 3, tópolojí ina, módèlè̀ owó nípa oníṣẹ́	Ń jẹ́ pé Cp nínú ààyè-iṣẹ́ ìsàlẹ̀-ilà tí o ju 0.2 lọ nínú árín?	$30k to $60k	3 si 4 osu
1 Àwọn àgbèwọlé	Àwọn rotótìtàn, àwọn dúkìtán táàbù mẹ́fà, stator pàá láti inú àti láti inú, láti 3 × 3 áríǹ; 3 sí 15 m/s, ìṣàfarawé 0 sí 45°	Cp tí a ṣé ìṣàmúlò-ètò, àwọn ìdáràn-àrí, ààyè-iṣẹ́, àgbèwọlé	$60k to $120k	4 si 6 osu
2 Módìlì Àwọn Àkọsílẹ̀	Generator, power board, sealed module; endurance, ice, rain and acoustic tests (IEC 61400-11 method)	Ìdáràn àti ìṣàfarawé Módínẹ́ẹ̀lì	$50k to $100k	6 Oṣù
3. Ààyè-iṣẹ́ àwọn ìṣàfarawé	10 si 20 módùlù ní pàtó ààyè-iṣẹ́, anemometres ultrasoniki tabi lidar, ọdun kan tí a fi kọ́kọ́, kamẹra ẹrankò	kWh to wa nínú m² kan, ìṣàfarawé, àgbègbè nínú ile	$80k to $150k	12 Oṣù
4 Ààyè-iṣẹ́	Imọ-ẹrọ Structural ati Facade, ipilẹ apẹrẹ IEC 61400-2, UK MCS 006 tabi US ACP 101-1 ijẹrisi, igbẹkẹle ina ati ina, inawo	Àwọn ààyè-iṣẹ́ tí olùbàwò ile-ìṣàfilọ́lẹ̀ lè ra	$100k to $250k	12 si 18 osu

Awọn igbesẹ 0 si 3 nilo nipa $220,000 to $430,000 ati ọdun meji. Gbogbo awọn igbesẹ ni a ti ṣeto ti o han gbangba ti ipari: ti wind tunnel ko ba fi Cp frontal han ni ayika 0.2 ninu ajọ, a yoo da duro nibi ati ki o gbejade idi.

Tí a bà fẹ́

Aerodynamicist pẹlú irirí Reynolds tí o gàjú atí ducted-rotor, láti ṣe àwọn ìṣàfarawé àtí ìyànṣé àwọn ẹ̀yìn, duct àtí stator.
A university or commercial wind tunnel, pẹlú a CFD engineer láti ṣe àwọn ìṣàyẹwo àti ìdákọ́ àwọn ìṣàfarawe-ìròyìn.
Power-electronics engineer fun awọn afẹyinti ti o kere ju, iyọdapọ ti n ṣiṣẹ, MPPT ati DC lati ọpọlọpọ awọn modulu.
Imọ-ẹrọ Structural ati Facade fun awọn iwuwo oju omi lori ẹbun (EN 1991-1-4 / ASCE 7), awọn asẹ, ice ati ibajẹ.
Acoustician fun àwọn ìgbọ́wọ̀n àti àwọn ìṣàfarawé tí a fi pamọ́ sínú ile-iṣẹ́.
Awọn onimọ́mọ̀fẹ́ ojú-ìrin-ajó ilu lati ṣe àwọn ìṣàmúlò-ètò àti àwọn awoṣe ojú-ìrin nínú àwọn igun ile-ẹ̀yàn tí a yan láti jẹ́ pé ohunkohun náà kò lè ṣẹ̀da.
Ijẹrisi ati igbẹkẹle: awọn ipo ti o kere ju ti ọrinrin (IEC 61400-2, -11, -12-1), awọn koodu ina ati ina, ati ile-iṣẹ insurer ti o fẹ lati daabobo pilot.
Ecologist lati ṣe apẹrẹ iyẹ ati apata.
Manufacturing alabaṣepọ ni injection moulding tabi rotomoulding lati owo Blades ati ducts ni iye.

Àwọn àwòrán tí o dara jù ní a gba

Fani Wall jẹ idahun kan si ibeere ti o tobi julọ: bawo ni awọn ibi ti awọn eniyan ti n gbe tẹlẹ le ṣe, fipamọ tabi tọju agbara mimọ diẹ sii ju wọn ṣe loni? Ti awọn nọmba lori oju-iwe yii ba jẹ ki o ro pe ọna miiran yoo dara ju, a fẹ lati gbọ rẹ. Awọn ina oju-ọjọ ti o ṣe ina, itọju ooru, eniyan ti a gba pada lati awọn orisun omi, itutu agbaiye tabi akoko ti o dara julọ fun ibeere le ba gbogbo wọn pọ si ni awọn ile-iṣẹ pupọ. iṣe-ara radari ṣe iyatọ wọn, ati pe gbogbo wọn ni nkan wọn ti a kọ pẹlu igbẹkẹle kanna ti a lo nibi.

Àwọn agbẹjọro kan ti Foundation lè ní àwọn olubasọrọ tí lè gbọ́ ìgbà. Lati le fi han, a nilo pe o ni ifẹ ti o ṣiṣẹ, awoṣe igbesi aye gidi kan ti o ṣe agbejade agbara, pẹlu awọn abajade rẹ ti a ṣe iṣiro lori ẹrọ, kii ṣe ẹri; eyi ni idi ti oju opo wẹẹbu yii fi pari ni tunlẹli ọrinrin ati piloti ilẹkun-ilẹ ju apẹrẹ lọ. A tun gba àwọn ìrànwọ́ pàtà: tí a bà jẹ́ pé físícíka atí àwọn nọmba nípá, a lè fi wọn pamọ́ síbẹ̀ lọ́wọ́lọ́wọ́. Ṣugbọn lati mu owo-ori pọ si laisi awoṣe ti o ṣiṣẹ jẹ iṣoro nla, ati pe ko si ohunkan nibi ti o ṣe igbẹkẹle lori awọn owo-ori, awọn pada tabi awọn igbejade. Àwọn ìṣàmúlò-ètò nípa ti ojú-ìwé yìí ǹṣe: ṣàfihàn àwọn nọmba, sọ ohun tí o lè fi hàn pé o tí kò tọ́, àtí fi ààyè tí o kù jù lọ han.

A anemometer ultrasonic dudu pẹlu mẹrin paṣipaarọ ti sensor ọwọ lori kan masti pọ si isalẹ heather ilẹ, pẹlu kan wind vane ati awọn miiran ẹrọ ni oke rẹ. — Anemometruu ultrasoniki ni Whim Moss, Scotland. Ó ń tọ́kà ìpele àti ìgbàyélú ojú-ìrin nípa àwọn púlẹ́tì tí a fi hàn àwòrán, àti kò ní àwọn ààyè tí n gbé. A pilot rooftop lè lógí ọ̀run nínú ẹ̀yàn pẹlú àwọn ohun-ìmọ̀ bi a tí ṣe bẹ̀rẹ̀. Photo: M J Richardson, CC BY-SA 2.0

Bií o ṣe lè ran mì lọwọ

Ṣẹ̀dá ìmọ̀ rẹ. Tí o bá n ṣiṣẹ́ ni àwọn ààyè-iṣẹ́ tí a fi pamọ́, fi iṣẹ́ haǹkan. Ko si ohun ti o dara ju wakati kan lọ lati wo padanu awoṣe wa.
Ṣégbègbè àwọn ìsàlẹ̀-ilà. Ààyè tí o gà nínú okun, àwọn pẹ̀lù tàbí àwọn ààyè tí a ṣì láti gbá àwọn ìsàlẹ̀-ilà tó dáwọ́ lórí àwọn ìsàlẹ̀-ilà lè jẹ́ àwọn olótúntò. Fi wà mọ́ ibi tí o tì wà àti ìrísí-lẹ́tà tí a lò.
Ṣẹ̀dá àwọn ìṣàmúlò-ètò ojú-ìrin. Ọdún kan tí a bá ṣe àwọn ìṣàmúlò-ètò oju-ìrin láti inú ilẹ̀, pẹ̀lú tabi ààyè-iṣẹ́ ojú-òkè náà ń sé iranlọwọ fún wa láti yan ààyè ìṣàfilọ́lẹ̀.
Ṣẹ̀dá àwọn ìṣàmúlò-ètò wà. Móòdù ọ̀rọ̀kọ̀ọ̀kan náà tí wọ́n ṣì. Tí o bà rí ìṣirò, sọ fun wa: a fẹ́ ki a paṣẹ́ nígbà yìí jú tí a bá fi àwọn ìṣàfarawé lọ.
Ṣẹ̀dá àwọn ìrànwọ́ tí o dara ju. Fi pamọ́ sínú fómù ìṣàfihàn láti fi ìròyìn tí o bá ṣe, ìṣàyẹwo písikógì, iye owò kan fún kWh kan àtí ìtè-ètò tí a lè fi hàn pé o jẹ́ ẹ̀yàn.

Àwọn Ìṣàmúlò-ètò

Salonvaara, M., Karagiozis, A., Pazera, M. ati Miller, W. (2007). Awọn iyẹwu afẹfẹ ni ẹhin awọn claddings: kini a ti kọ? Awọn ile-iṣẹ X Conference.
Lissaman, P.B.S. (1983). Low-Reynolds-number airfoils. Annual Review of Fluid Mechanics 15, 223-239.
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.
Federspiel, C.C. ati Chen, J. (2003). Àwọn ààyè-iṣẹ́ Proceedings of IEEE Sensors 2003, 22-25.
Newman, B.G. (1986). Àwọn àkọlé àwòrán Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 24, 215-225.
Àwọn àkọlé (2026). Wind Energy Science 11, 2037-2051, pẹlu iwadi ti awọn ipadabọ rotor meji ti a ṣe iṣiro.
Li, Q., Öztürk, K., Ragni, D. ati bẹbẹ lọ (2017). Iṣẹ́ àti ìṣàfarawé ìmọ̀ tí a fi hàn àìpẹ́ ìṣàkóso fún àwọn etó isẹ́ propeller. AIAA 2017-3571.
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.
van Bussel, G.J.W. (2007). Imọ-jinlẹ ti o ṣe diẹ sii lati ifẹ: awọn idanwo diffuser ati awọn imọran ti a tunṣe. Journal of Physics: Conference Series 75, 012010.
Gipe, P. (2017). Kiwi pension fund loses $50 million in Ogin ducted turbine fiasco
Giguère, P. ati Selig, M.S. (1998). Àwọn ààyè-iṣẹ́ tuntun fun awọn pẹpẹ ina oju-ilẹ̀ tí a fi hàn. Journal of Solar Energy Engineering 120(2), 108-114.
Kishore, R.A., Coudron, T. ati Priya, S. (2013). Ipele kekere ti agbara ọrinrin ti a le gbe wọle (SWEPT). Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 116, 21-31.
Tamaro, S., Campagnolo, F. ati Bottasso, C.L. (2024). Nípa ìṣẹ̀dá àti ìṣakosó tí a kò bá gbọ́rọ̀tó: nínú ofin cosine. Wind Energy Science 9, 1547-1575.
Richmond-Navarro, G., Uchida, T. ati Calderón-Muñoz, W.R. (2022). Iṣẹ́ tí a fi pamọ́ nínú àwọn ipó ìjádé. Wind Engineering 46, 518-528.
Àwọn àkọlé (2006). Energy ti Omi ni Igbakeji Aaye: awọn ipa ti awọn ile-iṣẹ. PhD thesis, TU Delft (lẹhin Mertens, 2003, Wind Engineering 27(6)).
Encraft (2009). Awọn iroyin ipari ti awọn idanwo afẹfẹ Warwick.
Pacific Northwest National Laboratory (2025, 2026). Awọn iroyin ọja ọ̀fẹ́ ti a pẹ̀lú́ atí awọn ìṣàfilọ́lẹ̀ àwọn alaye imọ-ẹrọ.
Ipinle Eniyan ati NREL (2025). Awọn iyatọ iye owo ti eto fotovoltaic ina, Q1 2025: ile-iṣẹ adagun-odo $1.95 to $1.98 fun W kan.
Lazard (June 2026). Ìrànwọ́ Enèjì+ tí a fi léẹ̀dì, ìṣàfarawe-ètò 19.
US Energy Information Administration (2025). Awọn idiyele apọju ti agbara nipasẹ agbegbe, 2024; Eurostat, Istatistiki awọn idiyele agbara.
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.
Igbàgbọ́, S.R., Òye, T., Igbàgbọ́, S.S. ati Marra, P.P. (2014). Awọn ẹranko-iṣere ti o wa ni United States. The Condor 116(1), 8-23.
Grant, A., Johnstone, C. ati Kelly, N. (2008). Iyipada agbara ina oju-ọjọ ilu: awọn anfani ti awọn turbines ducted. Renewable Energy 33(6), 1157-1163. Afẹyinti ti a ṣe ni: awọn igbimọ nipasẹ parapet ti o wa nipasẹ iyatọ titẹ laarin facade ati ilẹkun.