5 neįprasti vėjo generatorių projektai

Vėjo energija aktyviai vystosi visame pasaulyje, ir niekam ne paslaptis, kad šiuo metu tai yra viena perspektyviausių alternatyviosios energijos sričių. Iki 2014 m. Vidurio bendra visų pasaulyje įrengtų vėjo generatorių galia buvo 336 gigavatai, o didžiausias ir galingiausias vertikalus trijų ašmenų „Vestas-164“ vėjo generatorius buvo sumontuotas ir paleistas 2014 m. Pradžioje Danijoje. Jo galia siekia 8 megavatus, o ašmenų atstumas yra 164 metrai.

Nepaisant seniai naudojamos sparnuotųjų turbinų ir vėjo malūnų gamybos technologijos, daugelis entuziastų siekia patobulinti šią technologiją, padidinti jos efektyvumą ir sumažinti neigiamus veiksnius.

Kaip žinoma, vėjo srauto energijos panaudojimo koeficientas tradiciniai vėjo generatoriai geriausiu atveju jis siekia 30%, jie yra gana triukšmingi ir sutrikdo natūralų aplinkinių teritorijų šilumos balansą, naktį padidindami paviršiaus oro sluoksnio temperatūrą. Jie taip pat yra labai pavojingi paukščiams ir užima didelius plotus.

Kokios alternatyvos egzistuoja? Tiesą sakant, šiuolaikinių išradėjų darbas nežino ribų, todėl buvo sugalvota daugybė skirtingų alternatyvų.

Pažvelkime į 5 labiausiai neįprastus šios pramonės šakos alternatyvius vėjo jėgainių variantus.

Nuo 2010 m. Masačusetso tyrimų institute įsikūrusi amerikiečių įmonė „Altaeros energija“ kuria naujos kartos vėjo generatorius. Naujo tipo vėjo generatoriai yra skirti veikti iki 600 metrų aukščio, kur paprasti vėjo generatoriai tiesiog negali patekti. Būtent tokiame dideliame aukštyje nuolat pučia stipriausi vėjai, kurie yra 5-8 kartus stipresni už vėjus šalia žemės paviršiaus.

Generatorius yra pripučiama konstrukcija, panaši į helio pripūstą dirižablį, kuriame horizontalioje ašyje sumontuota trijų ašmenų turbina. Toks vėjo generatorius buvo paleistas 2014 m. Aliaskoje iki maždaug 300 metrų aukščio 18 mėnesių bandymams.

Kūrėjai tvirtina, kad ši technologija pagamins 18 centų už kilovatvalandę elektros, o tai yra pusė kainos, palyginti su įprastomis vėjo energijos sąnaudomis Aliaskoje. Ateityje tokie generatoriai galbūt galės pakeisti dyzelines jėgaines, taip pat rasti pritaikymą probleminėse vietose.

Ateityje šis įrenginys bus ne tik elektros energijos generatorius, bet ir meteorologinės stoties dalis bei patogi interneto teikimo priemonė teritorijose, esančiose toli nuo atitinkamos infrastruktūros.

Po įdiegimo tokiai sistemai nereikia personalo, ji neužima didelio ploto ir beveik tyli. Jį galima valdyti nuotoliniu būdu ir jį reikia prižiūrėti tik kartą per 1–1,5 metų.

Kitas įdomus sprendimas sukurti neįprastą vėjo jėgainių parką yra įgyvendinamas Jungtiniuose Arabų Emyratuose. Netoli Abu Dabio yra statomas Madsaro miestas, kuriame jie planuoja pastatyti gana neįprastą vėjo jėgainę, vadinamą „Windstalk“ kūrėjais.

Niujorke įsikūrusios dizaino įmonės, kuriančios šio projekto dizainą, įkūrėjas „Atelier DNA“ teigė, kad pagrindinė idėja buvo surasti kinetinį modelį gamtoje, kuris galėtų pasitarnauti elektros energijai gaminti, ir toks modelis buvo rastas. 1203 stiebai anglies pluošto, kurių kiekvienas yra apie 55 metrų aukščio, su 20 metrų pločio betoninėmis bazėmis, bus įrengti 10 metrų atstumu.

Stiebai bus sutvirtinti guma. Jų pagrindas bus apie 30 cm pločio, o viršuje - iki 5 centimetrų.Kiekviename tokiame stiebe bus kintami elektrodų sluoksniai ir keraminiai diskai, pagaminti iš pjezoelektrinės medžiagos, kuri, veikiant slėgiui, sukuria elektros srovę.

Kai stiebai pasisuks vėjyje, diskai susitraukia, sukurdami elektros srovę. Jokio triukšmo iš vėjo turbinų menčių, aukų tarp paukščių, nieko, išskyrus vėją.

Idėja kilo stebint nendres, siūbuojančias pelkėje.

„Atelier DNA“ „Windstalk“ projektas laimėjo Madsaro remiamo „Land Art Generator“ konkurso laimėtojus išrinkti geriausius tarptautinius meno kūrinius energijai gaminti iš atsinaujinančių šaltinių.

Šios neįprastos vėjo stoties užimamas plotas užims 2,6 ha, o galingumu jis atitiks įprastą vėjo generatorių, užimantį panašų plotą. Sistema yra efektyvi, nes nėra trinties nuostolių, būdingų tradicinėms mechaninėms sistemoms.

Kiekvieno stiebo gale bus generatorius, kuris konvertuoja sukimo momentą iš stiebo, naudodamas amortizatorių ir cilindrų sistemą, panašią į „Levant Power“ sistemą, sukurtą Kembridže, Masačusetso valstijoje.

Kadangi vėjas nėra pastovus, bus taikoma energijos kaupimo sistema, kad sukauptą energiją būtų galima sunaudoti net tada, kai nėra vėjo, paaiškinkite projekte dirbantiems darbuotojams.

Kiekvieno koto viršuje bus sumontuota LED lemputė, kurios ryškumas tiesiogiai priklausys nuo vėjo stiprumo ir šiuo metu pagamintos elektros energijos.

„Windstalk“ veiks pagal chaotišką peruką, kuris leidžia išdėstyti elementus daug arčiau vienas kito, nei tai įmanoma naudojant įprastas ašmenų tipo vėjo turbinas.

Panašus „Wavestalk“ projektas kuriamas siekiant paversti vandenynų srovių ir bangų energiją ten, kur panaši sistema bus aukštyn kojomis po vandeniu.

Projektas, kurį sukūrė „Saphon Energy“ iš Tuniso, taip pat „Windstalk“, yra be ašmenų vėjo generatorius, tačiau šį kartą įrenginys turi burės tipo dizainą.

Šis tylus generatorius, savo forma primenantis palydovinę anteną, buvo vadinamas safonu. Jis neturi besisukančių dalių ir yra visiškai saugus paukščiams. Generatoriaus ekranas vėjo veikimu juda pirmyn ir atgal, sukurdamas hidraulinės sistemos virpesius.

Projekto tikslas - pagerinti vėjo generatorių darbą naudojant vėjo srautą. Vėjas pažodžiui naudoja burę, kuri pagal savo veiksmus juda pirmyn ir atgal, tuo tarpu nėra peilių, rotoriaus ir nėra pavarų. Ši sąveika leidžia daugiau kinetinės energijos paversti mechanine energija naudojant stūmoklius.

Energija gali būti kaupiama hidrauliniuose akumuliatoriuose arba generatoriuje paverčiama į elektros energiją, arba su jo pagalba kai kuris mechanizmas gali pasisukti. Jei įprastų vėjo generatorių efektyvumas yra 30%, tada šis buriavimo tipo generatorius suteikia visus 80%. Jo efektyvumas 2,3 karto viršija ašmenų tipo vėjo malūnus.

Dėl to, kad trūksta brangių komponentų, kaip tai daroma vėjo turbinoje (mentės, stebulės, greičių dėžės), „Saphonian“ atveju įrangos išlaidos sumažėja iki 45%.

Aerodinaminė safono formos pranašumas yra tas, kad turbulentinės vėjo srovės nedaro įtakos burės kūnui, o aerodinaminė jėga tik didėja. Miestuose nenaudojamos vėjo jėgainės dėl turbulencijos, ten taip pat gali būti naudojamos saphonianos. Be to, sumažinami kenksmingi akustiniai ir vibracijos veiksniai. „Saphon Energy“ gavo KPMG apdovanojimą už inovacijas.

Kitas labai revoliucingas požiūris į vėjo energijos naudojimą buvo įgyvendintas 2008 m. Išradėjo - entuziasto iš Kalifornijos.Dideli mažų miestelių vėjo generatoriai yra 30 aukštų pastato dydžio, o jų ašmenys siekia „Boeing 747“ sparnų dydį.

Šie milžiniški generatoriai tikrai gamina daug energijos, tačiau tokių sistemų gamyba, transportavimas ir montavimas yra sudėtingas ir brangus. Nepaisant to, pramonė kasmet auga daugiau kaip 40 procentų. Štai apie ką galvojo Dagas Selsamas iš Kalifornijos, prieš užsibrėždamas savo ambicingą tikslą. Jis nusprendė, kad yra realu gauti daugiau energijos naudojant mažiau medžiagų.

Ant vieno veleno, sujungto su vienu generatoriumi, sumontavę keliolika ar keliasdešimt mažų rotorių, Doug galų gale pasiekė savo tikslą. Vieną ilgo veleno galą jis sujungė su generatoriumi, o kitą galą paleido į balionų su heliu aukštį. Sistema veikė taip, kaip tikėtasi.

Vadovėliuose Doug perskaitė, kad norint gauti maksimumą, pakanka vieno rotoriaus turbinos, tačiau Doug abejoja. Jis galvojo kitaip: kuo daugiau rotorių, tuo daugiau vėjo energijos galima naudoti.

Jei kiekvienas rotorius yra tinkamu kampu, tada kiekvienas rotorius gaus savo vėją, ir tai padidins generavimo efektyvumą.

Žinoma, tai apsunkina fiziką, nes dabar reikėjo įsitikinti, kad kiekvienas rotorius sugauna savo, o ne tik srautą iš šalia esančio rotoriaus. Reikėjo išsiaiškinti optimalų veleno kampą vėjo atžvilgiu ir idealų atstumą tarp rotorių. Galų gale padidėjimas buvo gautas naudojant mažiau medžiagų.

2003 m. Išradėjas iš Kalifornijos energetikos komisijos gavo 75 000 USD paramą 3000 vatų turbinos su septyniais rotoriais sukūrimui. Užduotis buvo sėkmingai išspręsta, ir Dagas Selsamas jau pardavė daugiau nei 20 savo 2000 vatų dvigubo rotoriaus turbinų keliems namų savininkams. Šiuos prietaisus jis pastatė savo šalies garaže.

Doug idėja buvo viena iš nedaugelio idėjų, kurios iš tikrųjų turi visas galimybes pasiekti didelę sėkmę komerciniame pasaulyje. Selsamas sako, kad du rotoriai yra tik pradžia. Tikriausiai kada nors jis danguje pamatys savo kelių rotorių mylių ilgio turbinas.

„Galime žengti toliau ir pasigaminti kur kas galingesnes turbinas, naudodamiesi šia technologija, tai pranoks laukines„ General Electric “fantazijas“, - sako išradėjas.

Roterdame (Nyderlandai) įsikūrusi „Archimedes“ sugalvojo savo neįprastų vėjo jėgainių, kurias galima montuoti tiesiai ant gyvenamųjų pastatų stogų, koncepciją.

Projekto autorių teigimu, efektyvus mažo triukšmo dizainas gali aprūpinti mažą namą elektra, o tokių generatorių kompleksą, veikiantį kartu su standartinės saulės baterijos, galinčią iki nulio visiškai sumažinti didelio pastato priklausomybę nuo išorinių elektros energijos šaltinių. Naujos vėjo jėgainės vadinamos „Liam F1“.

Mažą 1,5 metro skersmens turbiną, sveriančią apie 100 kilogramų, galima montuoti ant bet kurios gyvenamojo namo sienos ar stogo. Paprastai terasinių stogų aukštis yra 10 metrų, o vėjas šalyje beveik visada būna pietvakarių. Šių sąlygų pakanka norint tinkamai pastatyti turbiną ant stogo ir efektyviai panaudoti vėjo energiją.

Čia išspręstos dvi įprastų vėjo generatorių problemos: įprastų menčių turbinų triukšmas ir didelė didelių gabaritų įrengimo kaina. Įprastuose vėjo generatoriuose montavimo išlaidos dažnai neatsiperka. „Liam“ turbinos triukšmo lygis yra apie 45dB, ir tai yra dar tyliau nei lietaus triukšmas (miško lietaus triukšmas yra 50dB).

Formos, primenančios sraigės apvalkalą, turbina, kaip oro vikšras, sukasi vėjyje, fiksuodama oro srautą, mažindama jo greitį ir keičiant kryptį. Bendrovės direktorius Marinus Miremeta teigia, kad inovatyvios turbinos efektyvumas siekia 80% maksimalaus efektyvumo, kurį teoriškai galima naudoti vėjo energijoje. Ir to jau gana.

Nyderlanduose vidutinė šeima per metus sunaudoja 3300 kWh elektros energijos.Kūrėjų teigimu, pusę šios energijos gali suteikti viena „Liam F1“ turbina, kai vėjo greitis ne mažesnis kaip 4,5 m / s.

Tris tokias turbinas galima pastatyti ties trikampio viršūnėmis ant namo stogo, tada kiekviena iš turbinų bus aprūpinta vėju ir jos netrukdys viena kitai, o priešingai - padės viena kitai.

Jei mes kalbame apie įrengimą mieste, kuriame yra neramūs srautai, gamintojas siūlo šiek tiek pakelti ant miesto stogų įrengtus vėjo generatorius, pritvirtinti juos prie polių, kad kaimyninių namų sienos netrukdytų vėjo srautams.

Numatomos naujos turbinos su instaliacija išlaidos yra 3999 eurai. Kadangi prietaiso dydis yra didesnis nei vienas metras, gali būti reikalinga speciali jo naudojimo licencija, todėl kraštutiniu atveju įmonė gamina ir „mini-Liam“ turbinas, kurių skersmuo yra 0,75 metro.

Gamintojai planuoja savo turbinas naudoti ne tik gyvenamųjų ir pramoninių pastatų maitinimui, bet ir jūrinių laivų maitinimui.

Kaip matote, yra daugybė įdomių vėjo generatorių gamintojų alternatyvų.