Сколько лопастей нужны ветрогенератору? А нужны ли они вообще?
Полная версия статьи : https://alter220.ru/veter/nestandartnye-vetrogeneratory.html
Часть первая. https://zen.yandex.ru/media/alter220/skolko-lopastei-nujny-vetrogeneratoru-a-nujny-li-oni-voobsce-5eb32538e5df9626aacd0f4a
Безлопастные ветрогенераторы
Немного поразмыслив, изобретатели пришли к выводу, что в принципе то, ветрогенератор может быть без лопастей! Идея абсурдная! Ну как может быть без лопастей ветряная мельница? А ведь именно она была прародительницей ветряков. Однако были придуманы, изготовлены и протестированы прототипы таких моделей. А некоторые из них даже готовы к коммерческому выпуску.
Наиболее удивительный из них – ионный ветрогенератор. Его далёким предком можно считать «Капельницу Кельвина», которую великий учёный изобрёл в 1867 году.
Эту систему решили поставить горизонтально, чтобы капли воды переносились ветром. Преимущество перед обычным ветрогенератором в том, что ионная модель:
- абсолютно бесшумна;
- в ней ничего не движется;
- она только собирает электростатический заряд с капелек воды.
Может быть побудительным мотивом именно голландских рационализаторов стало легальное посещение легендарных кафе-шопов в Амстердаме, ведь там тоже очень тихо, и ничего не движется. Однако они сделали несколько работающих прототипов ионных ветрогенераторов, которые установили в Роттердаме.
Один даже встроили в буквы О на крыше здания
КПД ионного ветрогенератора невелик, всего 7%. В перспективе его надеются увеличить до 27%, но там и ломаться нечему! Такая радужная перспектива способствовала созданию колоссального проекта. Это будет огромное здание в виде бублика, в котором будут отдыхать и бездельничать постояльцы. Там ничего не будет шевелиться, а ветер будет приносить заряженные частицы воды. В России бы такой проект называли «Кремль», а в Нидерландах это Windwheel.
После того как Испания пошла по голландскому пути в области либерализации человеческих пороков, их изобретатели стали шагать такими широкими шагами, что полёт фантазии за ними не поспевает.
Вот например та старушка на заднем фоне, явно думает что обнимает сувенир из секс-шопа, но это ошибка! Это инновационные ветрогенератор Vortex Tacoma.
Хотя более правильно было бы его назвать ветровибратор.
По задумке инженеров фирмы Vortex Bladeless SL, этот упругий стержень будет колебаться на ветру, и благодаря хитроумному устройству на неодимовых магнитах, сможет вырабатывать электричество.
Они построили несколько реальных прототипов, протестировали их в городских условиях и сельской местности, результаты оказались двоякими.
С одной стороны, модель Vortex Tacoma высотой 2,75 м, выдаёт мощность всего 100 Вт. Но там нечему ломаться, не нужна настройка и ориентация по ветру, работает это чудо бесшумно. В общем, стоит, дрожит на ветру, и генерирует, генерирует, генерирует…
Прототип прошёл испытания, и в 2020 году намечается старт коммерческих продаж. Наиболее эффективная модель Vortex Atlantis.
Высота этого ветро-виброгенератора 10-12 м, выдаваемая мощность 1 КВт.
У французов тоже есть подобный проект, в котором ничему вертеться, но работает он от ветра, а значит это ветрогенератор. Называется проект Saphonian.
Можно условно её сравнить с испанским проектом. Только в Saphonian ветер улавливается рабочей поверхностью в форме специально сконструированной тарелки.
Она непрерывно изменяет угол наклона, а генератор расположенный на тыльной стороне, преобразует эти колебательные движения в электроэнергию.
О мощности и времени выхода на рынок французы умалчивают, но они надеются с такой моделью уйти от ограничений закона Бетца, ведь в их проекте не предусмотрены лопасти.
Воздушные ветрогенераторы
После Второй Мировой Войны, итальянец Массимо Ипполито задумал обуздать энергию ветра через воздушных змеев. Но технологий для этого ещё не было, и идея отправилась в долгий ящик. А вот ближе к концу 20-го века, она начала приобретать свое реальное воплощение. К этому времени, была создана карта высотных ветров Земли, и оказалось что именно над Европой, и над Патагонией, на высотах от 0,8 до 10 км, всегда есть мощные воздушные потоки.
Итальянский магистр технических наук Л. Фоджано написал диссертацию о возможностях системы ветрогенерации Kitegen.
Из расчётов следовало, что если построить кольцевой генератор диаметром 1,6 км, и запустить 6 дюжин высотных автоматических кайтов, то они смогут крутить это гигантское колесо со скоростью 15 об/час. Что даёт возможность генерировать 1 ГВт электроэнергии, т.е. мощность сравнимая с атомной электростанцией.
Но пока сосредоточились на малых проектах, мощность до 300 МВТ,
Разработка его закончена, и небольшие прототипы производительность 150-200 КВт, уже прошли испытания в итальянской Сардинии.
В сравнении с обычными ветрогенераторами аналогичной мощности, итальянский проект Kitegen обходит конкурентов на порядок.
Однако не отстают и американцы. Они разработали свой проект X Development LLC, который уже представляет собой цельнометаллический планер.
Для запуска требуется энергия, которая передаётся по кабелю совмещённому с тросом, но после достижения расчётной высоты, он начинает парить как воздушный змей в набегающих потоках воздуха.
А небольшие генераторы на крыльях вырабатывают электроэнергию, которую и передают по кабелю на базу. Она (база) может быть как наземного, так и морского размещения.
Прототип уже проходит тестирование с 2018 года. Особых сложностей не замечено, расчётные мощности генерации достигнуты.
Но дальше всех продвинулись педантичные немцы, у них действительно фантастически смелые проекты и, кстати уже воплощённые в реальность. Мало того, они готовы к продаже! Концепт немецкого воздушного летающего генератора от фирмы Enerkite называется «ЕК 30».
Принцип работы EnerKítes циклический, двухэтапный:
1 этап «Рабочая фаза» - крыло летит поперек ветра при максимальной натяжке каната. Веревка выпущена и натягивает лебедку генератора от базы.
2 этап «Возвратная фаза» - крыло прерывает восьмой заход, скользит быстро и с небольшим усилием назад к стартовой высоте, затем цикл повторяется.
Полный цикл занимает около минуты. На первый этап требуется около 7-12% полученной энергии. В отличие от классических летающих ветряных турбин, электрическая энергия вырабатывается на земле. Оттуда также контролируется крыло, так что в воздухе движется только то, что принадлежит воздуху. Вся работа выполняется автоматически.
Секрет генерации в запатентованном барабане для намотки троса.
Есть и более серьёзная модель «EnerKíte EK200» - портативная авиационная ветротурбина для децентрализованного и бесперебойного электропитания. Она обеспечивает чистое и надежное электричество по цене от 7 до 12 евроцентов/кВтч. Размещается в 20-тифунтовом контейнере, весит 12,5 тонн. Рабочая высота до 300 м. Номинальная мощность 100 КВт. Диапазон температур от -20 до +50˚C.
Ветрогенератор «EnerKíte EK200» может покрыть собственные потребности малого бизнеса. Он заменяет дорогое дизельное электричество в неразвитых регионах.
Это ещё не всё из новинок альтернативной энергетики
Множество проектов остались за бортом, как не вписывающиеся в область ветроэнергетики на 100% или же они слишком малы, или просто находятся на бумаге (в чертежах). Например, разработка проекты Windbelt и Windbeam тоже относятся к безлопастным ветрогенераторам.
В них колеблется струна от набегающего воздушного потока. Но КПД этих моделей не превышает 2%, и мощность настолько мала, что её хватает только на 3-4 светодиода.
А другие летающие модели, как например ветрогенератор Buoyant Airborne Turbine (BAT), с 2014 года не ушёл дальше пробного полёта.
Но мы ещё поищем что-то интересное.
Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на канал и ставить "палец вверх", если статья Вам понравилась!
