211service.com
Czy turbiny pionowe wydobędą więcej z wiatru?
Odległa wioska Igiugig na Alasce, w której mieszka około 50 osób, będzie pierwszą, która zademonstruje nowe podejście do energetyki wiatrowej, które może zwiększyć produkcję energii i, jak twierdzą jej wynalazcy, może sprawić, że będzie ona bardziej przystępna cenowo.
Testowanie wiatru: Trzy 10-metrowe turbiny wiatrowe o pionowej osi w obiekcie demonstracyjnym w Kalifornii.
Od dziesięcioleci trendem w branży wiatrowej jest coraz większe i większe turbiny wiatrowe, ponieważ poprawiło to wydajność i pomogło obniżyć koszty.
Jan Dabiri , profesor aeronautyki i bioinżynierii w Caltech, ma heretycki pomysł. Uważa, że sposobem na obniżenie kosztów energii wiatrowej jest użycie małych turbin wiatrowych o pionowej osi, przy jednoczesnym wykorzystaniu modeli komputerowych do optymalizacji ich rozmieszczenia na farmie wiatrowej, tak aby każda turbina zwiększała moc swoich sąsiadów.
Dabiri zademonstrował podstawową ideę na 24-turbinowym poletku testowym w południowej Kalifornii. Dotacje w wysokości 6 milionów dolarów od Fundacji Gordona i Betty Moore oraz Departamentu Obrony USA pozwolą mu sprawdzić, czy takie podejście może obniżyć koszty energii wiatrowej w Igiugig. Pierwsze 10 turbin zostanie zainstalowanych w tym roku, a celem jest docelowa instalacja od 50 do 70 turbin, które wytwarzałyby mniej więcej tyle samo energii, co generatory diesla używane obecnie w wiosce. Dabiri instaluje również turbiny na istniejącej farmie wiatrowej w Palm Springs w Kalifornii, wykorzystując swoje modele do generowania energii poprzez instalowanie nowych turbin między istniejącymi.
Zwykle, gdy wiatr przepływa wokół i przez turbinę wiatrową, wytwarza turbulencje, które wprawiają turbiny w ruch, zmniejszając ich moc wyjściową i zwiększając zużycie. Dabiri mówi, że turbiny o osi pionowej wytwarzają ślad, który może być korzystny dla innych turbin, jeśli są odpowiednio ustawione.
Łopaty tego typu turbin wiatrowych są ułożone pionowo – jak słupy na karuzeli, a nie szprychy na kole, jak w konwencjonalnych turbinach wiatrowych. Wiatr poruszający się wokół turbin o osi pionowej przyspiesza, a pionowy układ łopat turbin wiatrowych umieszczonych za nimi pozwala im skutecznie łapać ten wiatr, przyspieszać i generować więcej mocy. (Obracające się łopaty konwencjonalnej turbiny wiatrowej łapią tylko część tego szybszego wiatru, gdy przez nią przechodzą – to w rzeczywistości obniża wydajność turbiny, ponieważ zwiększa obciążenie łopat.) Układ umożliwia upakowanie większej liczby turbin na jednym elemencie ziemi.
Mały wiatr: Na powierzchni testowej w hrabstwie Los Angeles w Kalifornii John Dabiri testuje swoje koncepcje farm wiatrowych zbudowanych z małych turbin wiatrowych o pionowej osi.
Turbiny wiatrowe Dabiri mają 10 metrów wysokości i wytwarzają od trzech do pięciu kilowatów, w przeciwieństwie do 100-metrowych, wielomegawatowych maszyn w konwencjonalnych farmach wiatrowych. Mówi, że mniejsze są łatwiejsze w produkcji i mogą kosztować mniej niż konwencjonalne, jeśli są produkowane na dużą skalę. Twierdzi również, że koszty utrzymania mogą być niższe, ponieważ generator znajduje się na ziemi, a nie na szczycie 100-metrowej wieży, dzięki czemu jest łatwiej dostępny. Wydajność farmy wiatrowej w Igiugig pomoże ustalić, czy jego szacunki kosztów utrzymania są prawidłowe.
Dabiri mówi, że małe, pionowe turbiny wiatrowe mają inne zalety. Podczas gdy hałas konwencjonalnych turbin wiatrowych skłonił niektóre społeczności do kampanii mającej na celu ich zburzenie, jego turbiny są prawie niesłyszalne, mówi. Rzadziej też zabijają ptaki. A ich krótki profil przyciągnął dotację w wysokości miliona dolarów z Departamentu Obrony na zbadanie ich wykorzystania w bazach wojskowych. Ponieważ są krótsze, mniej zakłócają operacje helikoptera i radar niż konwencjonalne turbiny wiatrowe.
Podejście to wiąże się jednak z pewnymi wyzwaniami. Turbiny wiatrowe z osią pionową nie są tak wydajne jak konwencjonalne — przez połowę czasu łopaty faktycznie poruszają się pod wiatr, zamiast wytwarzać siłę nośną potrzebną do obracania generatora. Ponieważ łopaty na przemian chwytają wiatr, a następnie poruszają się pod nim, powodują zużycie konstrukcji, mówi Fort Felker , dyrektor Narodowego Centrum Techniki Wiatrowej w Krajowym Laboratorium Energii Odnawialnej. Dabiri i badacze, tacy jak Aleksander Smits na Uniwersytecie Princeton twierdzą, że pracują nad ulepszonymi projektami turbin, aby rozwiązać niektóre z tych problemów.
Felker zauważa, że podejście Dabiri będzie wymagało również zainstalowania tysiąca razy większej liczby turbin wiatrowych, co wymaga potencjalnie milionów turbin wiatrowych, a nie tysięcy, aby wygenerować znaczną część dostaw energii w USA. Zauważa też, że w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat przemysł wiatrowy wykazał, że tworzenie coraz większych turbin wiatrowych obniża koszty (nowoczesne projekty przenoszą energię wiatrową na wyższy poziom, superwielkie turbiny wiatrowe wyruszają w morze i The Quest for the Monster 'Ostrze turbiny wiatrowej. Wierzę, że pójście w innym kierunku się nie powiedzie' - mówi. 'Myślę, że matematyka się nie sprawdzi'.
Felker uważa, że podejście Dabiriego może okazać się odpowiednie dla małych, odizolowanych miejsc, takich jak Igiugig, gdzie prostsza konstrukcja i konserwacja mogą być ważne. Ale jeśli próbujesz zmienić ogólną gospodarkę energetyczną, mówi, musisz iść na całość.