Havadan rüzgar türbini - Airborne wind turbine

Kiwee ​​One: Havadan rüzgar türbini

Bir havadan rüzgar türbini bir tasarım konseptidir rüzgar türbini kule olmadan havada desteklenen bir rotor ile,[1] böylece daha mekanik ve aerodinamik seçeneklerden, yüksek irtifalarda rüzgarın daha yüksek hızından ve kalıcılığından yararlanırken, kule yapımı maliyetinden kaçınarak,[2] ya da ihtiyaç Kayma halkaları veya sapma mekanizması. Bir elektrik jeneratörü yerde veya havada olabilir. Zorluklar arasında türbinlerin şiddetli rüzgar ve fırtınalarda yerden yüzlerce metre yukarıda güvenli bir şekilde askıya alınması ve bakımının yapılması, hasat edilen ve / veya üretilen gücün yeryüzüne geri aktarılması ve havacılığa müdahale edilmesi yer alıyor.[3]

Havadaki rüzgar türbinleri alçak veya yüksek rakımlarda çalışabilir; bunlar, daha geniş bir Havadan Rüzgar Enerjisi Sistemleri (AWES) sınıfının parçasıdırlar. yüksek irtifa rüzgar gücü ve yan rüzgar uçurtma gücü. Jeneratör yerdeyken,[4] bu durumda bağlı uçağın jeneratör kütlesini taşımasına veya iletken bir bağa sahip olmasına gerek yoktur. Jeneratör havada olduğunda, enerjiyi yere iletmek için iletken bir ip kullanılacaktır veya havada veya mikrodalga veya lazer kullanarak alıcılara ışınlanacaktır. Uçurtmalar ve rüzgar yetersiz olduğunda helikopterler iner; Kytoons ve keşif balonları konuyu başka dezavantajlarla çözebilir. Ayrıca, kötü hava koşulları Şimşek veya gök gürültülü fırtınalar, makinelerin kullanımını geçici olarak askıya alabilir, bu da muhtemelen makinelerin tekrar yere indirilmesini ve kapatılmasını gerektirebilir. Bazı şemalar uzun bir güç kablosu gerektirir ve türbin yeterince yüksekse, yasak hava sahası bölge. Temmuz 2015 itibariyle, hiçbir ticari hava kaynaklı rüzgar türbini düzenli olarak çalışmamaktadır.[5]

Aerodinamik çeşitlilik

Bir aerodinamik havadaki rüzgar enerjisi sistemi, destek için rüzgara güvenir.

Hızlı hareket aktarımlı yan rüzgar uçurtma jeneratörü

Miles L. Loyd "Crosswind Kite Power" adlı çalışmasında verimli bir AWES önerdi ve analiz etti[6] Yan rüzgar kanat hareketi ile AWES'in güç çıkışı, kanadın kaldırma / sürükleme oranının karesiyle orantılıdır. Bu tür AWES, geleneksel bir rüzgar türbini (AWES) ile aynı aerodinamik prensiplere dayanmaktadır, ancak daha verimlidir çünkü hava hızı kanat açıklığı boyunca sabittir ve aerodinamik kuvvetler, bükülmeden ziyade bir ipin gerilmesiyle dirençlidir. bir kule.

Bryan Roberts, bir mühendislik profesörü Teknoloji Üniversitesi Avustralya'nın Sidney kentinde, 4,600 m yüksekliğe kadar uçan ve orada kalan, rüzgârdan kaldırma kuvveti oluşturan kanatlar tarafından havada tutulan ve bir kabloyla yerinde tutulan helikopter benzeri bir araç önerdi. zemin çapası. Tasarımcılarına göre, rüzgârdaki enerjinin bir kısmı asansörde 'kaybolurken', sabit ve güçlü rüzgarlar onun sabit elektrik üretmesine izin verirdi. Rüzgarlar genellikle yatay olarak estiği için, türbinler yataydan bir açı yapacak ve hala kaldırma oluştururken rüzgarları yakalayacaktır. Dağıtım, türbinlere elektrik besleyerek, onları elektrik motorlarına dönüştürerek yapıyı gökyüzüne kaldırarak yapılabilir.

Hollandalı eskiastronot ve fizikçi Wubbo Ockels ile çalışmak Delft Teknoloji Üniversitesi içinde Hollanda tasarladı ve gösterdi[7] bir havadan rüzgar türbini diye adlandırdığıMerdiven değirmeni ". Sonsuz bir uçurtma döngüsünden oluşur. Uçurtmalar sonsuz döngünün (" merdiven ") bir ucunu yukarı kaldırır ve açığa çıkan enerji bir elektrik jeneratörünü çalıştırmak için kullanılır.

Carbon Tracking Ltd., İrlanda'dan bir Eylül 2009 bildirisi[8] gösterdi kapasite faktörü Kara tabanlı üretim kullanan bir uçurtma oranı% 52,2'dir, bu da karasal rüzgar çiftliği kapasite faktörlerinden% 30 daha iyidir.

Bir ekip Worcester Politeknik Enstitüsü içinde Amerika Birleşik Devletleri daha küçük ölçekli bir[9] yaklaşık 1 kW'lık bir tahmini çıktı ile. Bir uçurtma sörfü dönen bir kirişte sallanma hareketini tetiklemek için uçurtma.

KiteGen bir prototip dikey eksenli rüzgar türbini kullanır (aslında yarı sert bir çapraz rüzgar uçurtması). Dikey dönüş eksenine sahip bir rüzgar çiftliğinden oluşan ve yüksek irtifa rüzgarlarından yararlanmak için uçurtmalar kullanan yenilikçi bir plandır (hala inşaat aşamasında). Uçurtma Rüzgar Jeneratörü (KWG) veya KiteGen geleneksel yatay eksenli rüzgar türbini jeneratörlerinden elde edilebilen gücün (boyutsal olarak) artmasını engelleyen tüm statik ve dinamik sorunları ortadan kaldırdığı iddia edilmektedir. Üretim ekipmanı yerde kalacak ve yalnızca kanat profilleri rüzgar tarafından destekleniyor. Böyle bir rüzgar santrali, bir enerji santraline eşdeğer bir enerji üretebilecektir. nükleer santral, birkaç kilometrekarelik bir alanı yalnızca işgal etmeden kullanırken. (Bu alanın çoğunluğu hala tarım veya denizaşırı kurulum durumunda navigasyon için kullanılabilir.)

Rotokite[10] Gianni Vergnano'nun fikrinden geliştirilmiştir. Kendi eksenlerinde döndürülen uçurtmalara benzer aerodinamik profiller kullanır ve bir pervanenin performansını taklit eder. Rotasyon prensibinin kullanılması uçurtmaların uçuş kontrol problemini basitleştirir ve kablo uzunluklarından kaynaklanan zorlukları ortadan kaldırarak düşük maliyetle rüzgar enerjisi üretimine olanak sağlar. Heli Wind Power, bağlı uçurtma kullanan Gianni Vergnano'nun bir projesidir.

HAWE Sistemi [11] Tiago Pardal'ın fikrinden geliştirilmiştir. Uçurtma sistemlerine benzer bir pompalama döngüsünden oluşan sistem. Üretim Aşamasında, dönen bir silindirin (havalı platform) Magnus Etkisi nedeniyle çekme kuvveti 5-10 kat artar, bir uçurtma gibi, hava platformunun ürettiği çekme kuvveti, kabloyu çözer ve yerde elektrik üretir. Kurtarma aşamasında kabloyu, hava platformunda Magnus etkisi olmadan geri sarar.

Ağustos 2011'de Alman şirketi SkySails, gemi tahriki için uçurtma üreticisi, "mevcut açık deniz çözümlerinden% 30 daha ucuz" olması beklenen kara ve açık deniz uygulamaları için uçurtma tabanlı bir rüzgar enerjisi sistemini duyurdu.[12]

Haziran 2012'de Alman şirketi NTS GmbH başarıyla test etti X-Wind teknolojisi Freidland, Almanya'da lineer raylı sistemde (konuşulan: Cross-Wind). "NTS Energie- und Transportsysteme GmbH" 2006 yılında Uwe Ahrens tarafından kuruldu.[13] X-Wind teknolojisi iki iyi bilinen teknolojiyi bir araya getirir - otomatik olarak yönlendirilen uçurtmalar ve jeneratörler kapalı döngü raylı sistemde. Kapalı devre prototipi Almanya, Mecklenburg-Vorpommern'de yapım aşamasındadır.[14] Bu teknoloji, 200 ila 500 m arasındaki rakımlarda giderek daha istikrarlı ve sabit rüzgar akımlarından yararlanmaya izin verir. Teknik rapor okumaları ve ölçümleri, NTS X-Wind Systems'in enerji üretimine göre geleneksel rüzgar enerjisi sistemlerinin verimliliğini iki ila üç katına çıkardığını göstermektedir.[15]

Kaliforniya şirketi Mayıs 2013'te Makani Gücü, motor olarak ikiye katlanan yerleşik jeneratörlü bazı yan rüzgar hibrit uçurtma sistemlerinin geliştiricisi Google tarafından satın alındı.[16]

Mayıs 2013'te, L. Goldstein tarafından hızlı hareket aktarımı kullanan yer tabanlı bir jeneratör ile havadan taşınan bir rüzgar enerjisi sistemi önerildi.[17]

2015 yılında, bir Tayvanlı Johnson Hsu tarafından halat rüzgarı ve okyanus akıntı enerjisi sistemi üzerinde bir yelken icat edildi.[18]

15 Aralık 2015 tarihinde Windswept and Interesting Ltd[19] bir "Daisy" uçurtma halkası yığını havadan rüzgar türbini gösterdi. 15 Aralık 2015'te gösterilen Daisy uçurtma yığını, someawe.org'u kazanan tek havadan rüzgar enerjisi sistemidir.[20] 100 * 3 AWE mücadelesi. Daisy sistemi, zemin bazlı bir jeneratörü döndürmek için uçurtma hareketinin gerilmiş burulma transferini kullanır.

Kitemill, yerde 5 kW'lık bir jeneratöre güç veren bir vince bağlı bir uçağı uçuruyor.[21]

2014'ten beri, Kitewinder yakınında bulunan bir Fransız şirketi Bordeaux Kiwee ​​One adlı ilk ticari havadan rüzgar türbini üzerinde çalışıyor. Kiwee ​​one, 100 nominal güce sahip, göçebe kullanımlara yönelik bir arka paket hava rüzgar türbinidir. Watt. Kiwee'nin bir fırlatma prosedürü manueldir, ancak ürün, düşük rüzgar / sert rüzgar koşulları için otomatik bir geri alma mekanizması ile donatılmıştır.

Aerostat çeşitleri

Aerostat tipi bir rüzgar enerjisi sistemi, en azından kısmen, kaldırma kuvveti rüzgar toplama elemanlarını desteklemek için. Aerostatlar tasarımlarına göre değişir ve kaldırma-sürükleme oranı; aerostat için daha yüksek kaldırma-üzerinde-sürükleme şekillerinin uçurtma etkisi, havada asılı bir türbini etkili bir şekilde havada tutabilir; bu tür çeşitli uçurtma balonları, Kytoon tarafından Domina Jalbert.

Balonlar sistemleri rüzgâr olmadan ayakta tutmak için dahil edilebilir, ancak balonlar yavaşça sızar ve muhtemelen yamalı olan kaldırma gazı ile yeniden tedarik edilmelidir. Çok büyük, güneşte ısınan balonlar helyum veya hidrojen sızıntısı sorunlarını çözebilir.

Bir Ontario Magenn adlı merkezli şirket[22] Magenn Air Rotor System (MARS) adlı bir türbin geliştiriyor.[23] Gelecekte 300 m genişliğinde bir MARS sistemi, bir yatay rotor kullanacaktır. helyum yerdeki bir transformatöre bağlanan askıya alınmış aparat. Magenn, havadan olmayan çözümlere kıyasla daha yüksek dağıtım kabiliyeti sayesinde teknolojilerinin yüksek tork, düşük başlangıç ​​hızları ve üstün genel verimlilik sağladığını iddia ediyor.[24] İlk prototipler TCOM tarafından yapıldı[DSÖ? ] Nisan 2008. Hiçbir üretim birimi teslim edilmedi.[25]

Harici video
video simgesi Altaeros Prototip 2012

Boston merkezli Altaeros Energies, rüzgar türbinini havaya kaldırmak için helyumla doldurulmuş bir balon örtüsü kullanıyor ve ortaya çıkan gücü, örtüyü kontrol etmek için kullanılan aynı kablolar aracılığıyla bir baz istasyonuna aktarıyor. Standart kullanan 35 fitlik bir prototip Skystream 2.5kW 3.7m rüzgar türbini 2012'de uçtu ve test edildi.[26] 2013 sonbaharında Altaeros, Alaska'daki ilk ticari ölçekli gösteri için iş başındaydı.[27][28]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Elliot, Dave (2014/04/12). "Süslü uçuşlar: havadaki rüzgar türbinleri". Fizik Enstitüsü, Çevresel Araştırma Web. Arşivlenen orijinal 2014-04-19 tarihinde. Alındı 2014-04-17.
  2. ^ Michael Spectre, "Rüzgar Enerjisi Uçuyor", The New Yorker20 Mayıs 2013 ödeme duvarının arkasında
  3. ^ Levitan, David (2012-09-24). "Yüksek İrtifa Rüzgar Enerjisi: Büyük Potansiyel - Ve Engeller". Çevre 360. Havadaki türbinleri yerden yüzlerce veya binlerce fit yüksekliğe nasıl güvenle askıya alırsınız? Sık sık ve maliyetli bakım yapmak zorunda kalmadan onları şiddetli rüzgarlarda uzun süre havada nasıl tutarsınız? Peki ya havacılığa müdahale?
  4. ^ "Havadan Rüzgar Enerjisi Üretim Sistemleri". www.energykitesystems.net.
  5. ^ Havadan Rüzgar Enerjisi Sistemleri, teknolojilerin gözden geçirilmesi, A. cherubini, A. Papini, R. Vertechy, M. Fontana, Yenilenebilir ve Sürdürülebilir Enerji İncelemeleri, 2015
  6. ^ M. Loyd, "Yan Rüzgar Uçurtma Gücü", J. Energy, cilt. 4, hayır. 3, s. 106-111, 1980
  7. ^ Jha, Alok (3 Ağustos 2008). "Yüksek rüzgarın gücünü kullanmak için dev uçurtmalar". Gardiyan.
  8. ^ O'Gairbhith, Colm (2009-09-11). "İrlanda'daki Yüksek İrtifa Rüzgar Kaynaklarının Canlılığını Değerlendirme" (PDF). Alındı 2009-09-11.
  9. ^ "WPI Kite Power Wiki'ye Hoş Geldiniz". 2011-07-20 tarihinde kaynağından arşivlendi. Alındı 2008-05-05.CS1 bakım: BOT: orijinal url durumu bilinmiyor (bağlantı)
  10. ^ "Rotokite" (PDF).
  11. ^ pedro. "FP7". www.omnidea.net. Arşivlenen orijinal 2015-02-26 tarihinde. Alındı 2015-02-26.
  12. ^ "SkySails GmbH - Zorlayıcı Teknoloji". www.skysails.info. Arşivlenen orijinal 2011-09-28 tarihinde. Alındı 2011-10-22.
  13. ^ "NTS X-Wind". www.x-wind.de.
  14. ^ "NTS-X-Rüzgar santralleri" (PDF). Arşivlenen orijinal (PDF) 2014-02-02 tarihinde. Alındı 2014-01-24.
  15. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). Arşivlenen orijinal (PDF) 2014-02-02 tarihinde. Alındı 2014-01-24.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  16. ^ Stone, Brad (28 Mayıs 2013). "Google'ın Gizli Laboratuvarı İçinde". Bloomberg. Alındı 3 Nisan 2018.
  17. ^ Goldstein, Leo (2013). "Yer jeneratörü ve hızlı hareket aktarımı ile havadan taşınan rüzgar enerjisi dönüşüm sisteminin teorik analizi". Enerji. 55: 987–995. doi:10.1016 / j.energy.2013.03.087.
  18. ^ http://www.slideshare.net/ssusera40516/new-green-power
  19. ^ "Ana - Rüzgârlı ve İlginç". www.windswept-and-interesting.co.uk.
  20. ^ "AWE Mücadelesi - someAWE". www.someawe.org. Arşivlenen orijinal 2016-05-25 tarihinde. Alındı 2016-01-07.
  21. ^ "77 folkeinvestorer skal holde det svevende, norske kraftverket i himmelen hele døgnet, hele året". Teknisk Ukeblad. 11 Ocak 2017. Alındı 11 Ocak 2017.
  22. ^ ""Magenn Hava Rotor Sistemi "(kırık bağlantı)". Arşivlenen orijinal 2012-03-29 tarihinde. Alındı 2012-07-09.
  23. ^ Kumar, Moses Dhilip (18 Temmuz 2013). "Teknik Dünya: MAGENN HAVA ROTOR SİSTEMİ (M.A.R.S.)".
  24. ^ "Magenn Power Inc. kurumsal web sitesi". Arşivlenen orijinal 11 Aralık 2008'de. Alındı 14 Aralık 2008.
  25. ^ Mazzella, Diana (2008-04-03). "Hava kaynaklı türbin TCOM'da test edildi; Magenn: MARS rüzgar enerjisini mobil hale getiriyor". Günlük İlerleme. Arşivlenen orijinal 2010-01-31 tarihinde. Alındı 2008-11-23.
  26. ^ Boyer, Mark. "Altaeros Energies’in Yüzer Rüzgar Türbinleri Güçlü Yüksek İrtifa Rüzgarlarına Giriyor" Yerleşim yeri, 28 Mart 2012. Erişim: 9 Temmuz 2012.
  27. ^ McGonegal, Joe (2013-09-04). "İki Şap, Bağlı Aerostat Rüzgar Santrallerini Düşledi". MIT dilimi. Arşivlenen orijinal 2013-09-07 tarihinde. Erişim tarihi: 2013-09-05.
  28. ^ Cardwell, Diane (2014-03-21). "Rüzgar Sektörünün Yeni Teknolojileri Fiyatta Rekabet Etmesine Yardımcı Oluyor". New York Times.

Dış bağlantılar