Меню Рубрики

Нестандартные ветрогенераторы

Ветрогенераторы нестандартные и просто фантастические, но уже существующие

Сухая статистика свидетельствует, что больше всего работает горизонтальных ветрогенераторов, чуть отставая, за ними идут вертикальные ветряки. На долю нестандартных и футуристических проектов приходится не более 5%. Но вообще эти технологии стали активно разрабатываться только в конце 20-го века. Поэтому большая часть из них существует в качестве опытных прототипов. Но есть и готовые к массовому производству проекты.

Систематизация нестандартных проектов

Очень условно можно допустить такую систематизацию ветряков, которые обходят типовые представления о генераторах на альтернативных источниках энергии:

  • Горизонтальные турбины;
  • Вертикальные турбины;
  • Безлопастные ветрогенераторы;
  • Воздушные ветрогенераторы (летающие);

Такая приближённость вызвана чрезвычайно широким разбросом идей у изобретателей ветряков. Некоторые системы кажутся настолько футуристическими, что поверить в их реализацию на практике невозможно. Но реальность 21-го века показывает что если рациональный и разумный мир может сойти с ума от коронавирусной паники, так и безумные проекты могут успешно реализовываться в работающие прототипы. И некоторые из них даже готовы к коммерческому выпуску.

Разнообразие горизонтальных ветрогенераторов

Улучшать стандартные установки начали через манипуляцию с количеством лопастей. Привычные три лопасти, в середине 80-х годов, немцы заменили на две. Таких двухлопастные ветрогенераторы работали несколько лет в экспериментальном режиме, но энергию вырабатывали исправно. Некоторые модели оставили, какие-то демонтировали. А в местах с сильным ветром, например на побережье Великобритании, они работают до сих пор.

Причина была в экономии материалов. Именно с этой целью первую такую установку спроектировал американец Путнэм ещё в 1941 году. Она установила рекорд мощности и высоты ветрогенераторов, удерживая его до середины 70-х годов. Производила она 1,25 мВт. Хотя работала с перерывами только до 1946 года.

Однако голландские рационализаторы пошли дальше. Они решили, что если ветрогенератор работает с двумя лопастями, то будет работать и с одной! Кроме них такими моделями заинтересовались в Италии, где в сельской местности несколько однолопастных ветряков работают до сих пор.

В середине 70-х годов, на фоне роста цен на энергоносители, НАСА получило задание разработать наиболее эффективные ветрогенераторы. За несколько лет они воплотили в полигонах 6 концепций разных горизонтальных ветрогенераторов. Все они проходили под индексом MOD, серий от 0А до 5В, и WTS 4.

Янки изголялись по крупному. Все модели были двухлопастные, часть из них ставили против ветра, т.е. воздушный поток сначала обтекал гондолу, а уже потом раскручивал лопасти. Проект WTS 4 удерживал рекорд мощности в течении 20 лет с генератором 4 МВт. А аналогичную модель с генератором на 3 МВт, построили в Швеции, под индексом WTS 3.

Наклонную конструкцию MOD 5A не решились строить, она осталась на бумаге. А MOD 5B работала на Гавайях с 86 по 97 годы.

Отец и сын Болле во Франции, ещё в конце 19-го века запатентовали ветряк, который качал воду. Он мог бы генерировать электричество, но вода была нужнее.

Устройство было чудное, но коммерчески успешное. Часть из них сохранилась до сих пор, а некоторые даже работают.

Уникальность ветряка Болле была в том, что у него было два ряда лопастей. Причём один из них был статором, он имел больше лопаток и находился с наветренной стороны. То есть, ветер сначала обдувал его, а потом уже крутил ротор.

В конец 20-го века эта конструкция получила новый импульс развития, и стала называться концепцией DAWT (Diffuser-Augmented Wind Turbines) или Ветротурбина с увеличенным диффузором.

С помощью этой конструкции изобретатели надеются обойти закон немецкого физика Бетца, который сто лет назад доказал, что из ветра можно извлечь не более 16/27 энергии (примерно 59%).

Несколько экспериментальных моделей ветрогенераторов DAWT были установлены на побережье Японии и в других странах с сильными ветрами.

Было отмечено что мощность установки вырастает, но и нагрузки на конструкцию тоже становятся критическими. Из положительных эффектов отмечают резкое уменьшение шумности и снижение радиолокационных помех.

Только на этом не успокоились голландцы, фирма SheerWind придумала и даже воплотила проект INVELOX, в котором реально проявлялся эффект Вентури.

Согласно этому постулату, скорость упругого потока увеличивается, если он протекает через узкое место. Несколько подобных устройств испытываются в США и Голландии.

В определённый момент было замечено, что за вращающимися лопастями ветряка возникает возмущение воздушного потока. Это очень плохо сказывается на прочности всей конструкции. И в 1992 году запатентовали ветрогенератор с двумя лопастями, вращающимися в противоположные стороны.

Важным преимуществом такой конструкции было в гашении симпатических вибраций. С этим явлением знакомы музыканты, например, струна A на частоте 440 Гц вызовет резонанс струны E на частоте 330 Гц, поскольку они имеют обертон 1320 Гц (3-я гармоника A и 4-я гармоника E). Но несмотря на свою привлекательность, коммерческих продаж этих ветрогенераторов ещё нет.

Однако лет 15 назад инженер Дуглас из США решил разнести лопасти подальше от гондолы с генератором.

А ещё лет через 10, индиец и китаец, тоже инженеры НАСА, пришли к выводу, что можно размещать не два ряда лопастей, а гораздо больше!

В 2018 году они продемонстрировали рабочую установку длиной 12 м, на которой было 12 рядов с лопастями. Причём все они крутили общий ротор. КПД значительно увеличился, и запускаться ветрогенератор стал при меньшей скорости ветра.

А ещё беспокойные умы пытаются экспериментировать с формой лопастей. Из множества чудных форм, наибольшего внимания заслуживает скрученно-завёрнутая лопасть , представленная в 2010 г.,  на выставке инноваций ветроэнергетики, во Франции.

Необычные вертикальные ветрогенераторы

В 2018 году двое британцев предложили странную концепцию O-Wind, которая у них возникла после переработки модели ветрохода. Вообще, сама идея ветрохода не совсем понятна – зачем он нужен? И саму форму этого чуда, O-Wind, сложно описать.

Но за неё им дали премию Дайсона в 2018 году, а одна из английских фирм преступила к испытаниям.

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.


Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Вертикальный ветрогенератор

Ветровые генераторы


 

Спасибо, что дочитали до конца!

Не забывайте подписываться на наш канал,  в ДЗЕНе

Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Следите за нами в твиттере: https://twitter.com/Alter2201

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

Комментарии

  • Я вот думаю, догадается ли кто-нибудь встроить в небоскрёб трубу (а может и не одну) от самого нижнего этажа и до самой крыши. За счёт разницы давлений там будет постоянная тяга. Далее встраиваем в эту трубу каскад ветрогенераторов и имеем источник халявной энергии. Естественно, полной энергоавтономности это не даст, но какую-то экономию обеспечит.

    • Представляете какой вой в этой трубе будет стоять?

      • mne, а вы представляете себе, ну хотя бы отдалённо, возможности современных звукоизоляционных технологий индустриального уровня? Если банальное пластиковое окно отсекает подавляющее большинство, ну за искючением самых громких, уличных шумов, то тут, я думаю, проблем точно не будет.

        • Имя, похожие по вашему описанию вихревые вертикальные, причём ещё и конусные трубные генераторы давно уже используют. Причём высота на открытой местности может быть и небольшой. А вот, если препятствия для ветра, то нужно подымать. Труба в низу представляет собою 4х заходовый завихритель, а в верхней части, где генератор-труба.

    • Жертва

  • Это мой проект: https://whirlwind.energy/
    Если интересуют технические подробности — спрашивайте. Постараюсь ответить всем.
    Еще информация есть тут: https://www.facebook.com/whirlwindenergy/

  • Главное качество шведского генератора, как сообщил автор, он стоит на ветру!

  • Спасибо. Есть над чем поразмышлять.

  • Но мы ещё поищем что-то интересное….

    А что искать? Природа давно всё за миллионы лет нашла, нужно только увидеть и применить.

    Ну Крыльчатка семян это Классика.

    А Вот Полёт Шмеля или Взлёт Бабочки с Обочины Дороги

    после Проносящегося Грузовика кто нибудь Обратил внимание?

    Хлипкая Бабочка Стартует метров на 20 за 2 секунды!

    Не РАЗРУШАЯСЬ. А когда нужно легко порхает с цветка на цветок. Ловко изменяя ТРАЕКТОРИЮ движения!

    Вот у Меня и родилась Система «Баттерфляй» (Бионика это с детства моё увлечение) позволяющая выжимать энергию из движения потоков как это делают насекомые. Эффективнее этого пока что человек не придумал. Не МОЖЕТ.

    Ну нет у Него Пока Миллионов лет на ЭТО)))

    А Есть Идеи ВООБЩЕ про…. Ну в Общем МАЛО не покажется.

    Лишь бы не Про ОРУЖИЕ, а то в итоге за что ни возьмусь, всё к

    Разрушительной «Звезде Смерти» сводится. Как Раньше к Автомату Калашникова.

  • Кроме того сети АэроГЭС практически готовы для использования в качестве тутошнего ветрогенератора №1 — EWICON

  • А есть ли разработки ветрогенераторов на аэростатах? Интересно, кто-то думал над этим?

  • Ирина, Думали. И даже рисовали. В журнале «Техника молодёжи» были проекты дирижаблей с ветрогенераторами ещё в 30-х годах. Потом снова мечтали в 60-х, а потом и в 70-х годах.
    https://alter220.ru/wp-content/uploads/2020/05/orig.jpg

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector