Воздушная ветряная турбина
Воздушная ветряная турбина — это концепция конструкции ветряной турбины с ротором, поддерживаемым в воздухе, без башни. [1] таким образом, получая выгоду от более высокой скорости и постоянства ветра на больших высотах, избегая при этом затрат на строительство башни, [2] или необходимость в контактных кольцах или механизме отклонения от курса . Электрический генератор может находиться на земле или в воздухе. Проблемы включают безопасную подвеску и поддержание турбин на высоте сотен метров над землей при сильном ветре и штормах, передачу собранной и/или вырабатываемой энергии обратно на землю, а также создание помех для авиации. [3]
Воздушные ветряные турбины могут работать на малых или больших высотах; они являются частью более широкого класса бортовых ветроэнергетических систем (AWES), в которых используются энергии высотного ветра и воздушного змея при боковом ветре . Когда генератор находится на земле, [4] тогда привязанному самолету не нужно нести массу генератора или иметь проводящий трос. Когда генератор находится наверху, то проводящий трос будет использоваться для передачи энергии на землю или использоваться наверху или передаваться на приемники с помощью микроволновой печи или лазера. Воздушные змеи и вертолеты спускаются при недостаточном ветре; кайтоны и дирижабли могут решить вопрос с другими недостатками. Кроме того, плохая погода, такая как молния или гроза , может временно приостановить использование машин, что, вероятно, потребует их опускания на землю и укрытия. Некоторые схемы требуют длинного силового кабеля и, если турбина достаточно высокая, запретной зоны воздушного пространства. По состоянию на 2022 год лишь немногие коммерческие воздушные ветряные турбины будут находиться в регулярной эксплуатации. [5]
Аэродинамическое разнообразие
[ редактировать ]Аэродинамическая воздушная ветроэнергетическая система опирается на ветер в качестве поддержки.
В одном классе генератор находится наверху; аэродинамическая конструкция, напоминающая воздушный змей , привязанная к земле, извлекает энергию ветра, поддерживая ветряную турбину. В другом классе устройств, таких как кайты с боковым ветром , генераторы находятся на земле; один или несколько аэродинамических профилей или воздушных змеев воздействуют на трос силой, которая преобразуется в электрическую энергию. Воздушной турбине требуются проводники в тросе или каком-либо другом устройстве для передачи энергии на землю. Системы, основанные на лебедке, могут вместо этого разместить вес генератора на уровне земли, и тросы не должны проводить электричество.
Аэродинамические ветроэнергетические системы являются предметом исследовательского интереса как минимум с 1980 года. [6] Было выдвинуто множество предложений, но коммерческих продуктов пока нет. [7] [8] Другие проекты по созданию бортовых ветроэнергетических систем включают:
- Ампикс Сила
- Кайтпауэр
- КайтГен [9]
- Ротокит [10]
- ПОРТ-система [11]
- Небесные Паруса [12]
- Технология X-Wind [13]
- Makani Power при боковом ветре Гибридная система воздушного змея [14]
- Ветроустойчивый и интересный кайт-турбина от кольца к кольцу для передачи крутящего момента [15]
- Кайтмилл [16]
Aerostat variety
[ редактировать ]Ветроэнергетическая система аэростатного типа, по крайней мере частично, опирается на плавучесть для поддержки элементов, собирающих ветер. Аэростаты различаются по своей конструкции и, в результате, к аэростату ; эффект кайтинга за счет более высоких форм подъемной силы аэростата может эффективно удерживать воздушную турбину в воздухе; Разнообразие таких воздушных шаров для кайтинга прославилось в кайтуне благодаря Домине Джалберт .
Воздушные шары могут быть встроены, чтобы поддерживать работу систем без ветра, но воздушные шары протекают медленно, и их необходимо пополнять подъемным газом, возможно, также залатать. Очень большие, нагретые солнцем воздушные шары могут решить проблемы утечки гелия или водорода.
Компания Онтарио. Magenn из [17] разрабатывала турбину под названием Magenn Air Rotor System (MARS). [18] В будущей системе MARS шириной 1000 футов (300 м) будет использоваться горизонтальный ротор в гелиевом подвешенном аппарате, который привязан к трансформатору на земле. Magenn утверждает, что их технология обеспечивает высокий крутящий момент, низкую стартовую скорость и превосходную общую эффективность благодаря способности разворачиваться на большей высоте по сравнению с невоздушными решениями. [19] Первые прототипы построила компания TCOM. [ ВОЗ? ] в апреле 2008 г. Производственные единицы не поставлены. [20]
Бостонская компания Altaeros Energies использует наполненный гелием кожух воздушного шара, чтобы поднять ветряную турбину в воздух, передавая полученную мощность на базовую станцию по тем же кабелям, которые используются для управления кожухом. 35-футовый прототип, использующий стандартную ветряную турбину Skystream мощностью 2,5 кВт и длиной 3,7 м, был запущен и испытан в 2012 году. Осенью 2013 года Altaeros работала над своей первой демонстрацией коммерческого масштаба на Аляске. [21] [22]
Другая концепция, выпущенная в 2023 году, предлагала наполненный гелием воздушный шар с прикрепленными к нему парусами, которые создают давление и приводят систему во вращение вокруг горизонтальной оси. Кинетическая энергия передается генератору на земле через веревки, совершающие круговое движение. [23]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Эллиот, Дэйв (12 апреля 2014 г.). «Полёты фантазии: воздушные ветряные турбины» . Институт физики, Сеть экологических исследований . Архивировано из оригинала 19 апреля 2014 г. Проверено 17 апреля 2014 г.
- ^ Призрак, Майкл (20 мая 2013 г.). «Наследовать ветер» . Житель Нью-Йорка .
- ^ Левитан, Давид (24 сентября 2012 г.). «Энергия ветра на больших высотах: огромный потенциал и препятствия» . Окружающая среда 360 .
Как безопасно подвесить воздушные турбины на высоте сотен или тысяч футов над землей? Как удерживать их в воздухе в течение длительного времени при сильном ветре без необходимости частого и дорогостоящего обслуживания? А как насчет помех авиации?
- ^ «Авиационные ветроэнергетические системы» . www.energykitesystems.net .
- ^ Джонс, Никола (9 марта 2022 г.). «Воздушные змеи ищут самые верные в мире ветры» . Би-би-си . Проверено 2 апреля 2022 г.
- ^ М. Лойд, «Сила воздушного змея при боковом ветре» , J. Energy, том. 4, нет. 3, стр. 106–111, 1980 г.
- ^ Джа, Алок (3 августа 2008 г.). «Гигантские воздушные змеи, использующие силу сильного ветра» . Хранитель .
- ^ «Добро пожаловать на вики WPI Kite Power» . Архивировано из оригинала 20 июля 2011 г. Проверено 5 мая 2008 г.
{{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ) - ^ Канале, Массимо, Лоренцо Фаджиано, Марио Миланезе и Массимо Ипполито. Проект KiteGen: контроль как ключевая технология для качественного скачка в ветроэнергетических генераторах , Американская конференция по управлению 2007 г., стр. 3522-3528. IEEE, 2007. https://doi.org/10.1109/ACC.2007.4282697.
- ^ «Ротокит» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 26 октября 2016 г. Проверено 12 февраля 2011 г.
- ^ Педро. «ФП7» . www.omnidea.net . Архивировано из оригинала 26 февраля 2015 г. Проверено 26 февраля 2015 г.
- ^ «SkySails GmbH – Неотразимые технологии» . www.skysails.info . Архивировано из оригинала 28 сентября 2011 г. Проверено 22 октября 2011 г.
- ^ «НТС Икс-Винд» . www.x-wind.de .
- ^ Стоун, Брэд (28 мая 2013 г.). «Внутри секретной лаборатории Google» . Блумберг . Проверено 3 апреля 2018 г.
- ^ «Главное – проветриваемое и интересное» . www.windswept-and-interesting.co.uk .
- ^ «77 государственных инвесторов будут поддерживать плавучую норвежскую электростанцию в небе круглосуточно, круглый год» . Технический еженедельник . 11 января 2017 года . Проверено 11 января 2017 г.
- ^ « Система воздушного ротора Magenn » . Архивировано из оригинала 29 марта 2012 г. Проверено 9 июля 2012 г.
- ^ Кумар, Моисей Дхилип (18 июля 2013 г.). «Мир техники: СИСТЕМА ВОЗДУШНОГО РОТОРА MAGENN (МАРС)» .
- ^ «Корпоративный сайт Magenn Power Inc.» . Архивировано из оригинала 11 декабря 2008 года . Проверено 14 декабря 2008 г.
- ^ Маццелла, Диана (3 апреля 2008 г.). «Авиационная турбина испытана в TCOM; Магенн: MARS делает ветроэнергетику мобильной» . Ежедневное продвижение . Архивировано из оригинала 31 января 2010 г. Проверено 23 ноября 2008 г.
- ^ МакГонегал, Джо (4 сентября 2013 г.). «Два выпускника мечтают о ветряных электростанциях с привязным аэростатом» . Кусочек Массачусетского технологического института. Архивировано из оригинала 7 сентября 2013 г. Проверено 5 сентября 2013 г.
- ^ Кардвелл, Дайан (21 марта 2014 г.). «Новые технологии ветроэнергетики помогают ей конкурировать по цене» . Нью-Йорк Таймс .
- ^ Михаилидис, Яннис (9 января 2023 г.), High-Altitude-Wind-Turbine-Concept , получено 22 февраля 2023 г.
Библиография
[ редактировать ]- Вэнс, Э. Ветроэнергетика: большие надежды. Природа 460, 564–566 (2009). https://doi.org/10.1038/460564a
- Хоуска, Борис и Мориц Диль. «Оптимальное управление воздушными змеями». Европейская конференция по контролю (ECC) 2007 г. ИИЭР, 2007.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Kitemill: выводим ветроэнергетику на новый уровень
- Энергетические кайт-системы
- Почему воздушная ветроэнергетика Лаборатории воздушной ветроэнергетики
- «Получение энергии из воздушных змеев» . Проводной . 10 октября 2006 г.
- Вэнс, Эрик (2009). «Ветроэнергетика: большие надежды» . Природа . 460 (7255): 564–566. дои : 10.1038/460564a .
- «Высотная ветряная турбина с открытым исходным кодом на GitHub» .
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
