Yeni nesil rüzgar jeneratörleri. Türbin tipi rüzgar jeneratörünün avantajları ve çalışma prensibi Türbin rüzgar jeneratörleri

Rüzgar enerjisi dünya çapında aktif olarak gelişiyor ve bunun şu anda alternatif enerjinin en umut verici alanlarından biri olduğu uzun zamandır bir sır değil. 2014 yılı ortası itibarıyla dünyadaki kurulu rüzgar türbinlerinin toplam kapasitesi 336 gigawatt olup, en büyük ve en güçlü dikey üç kanatlı rüzgar türbini Vestas-164, 2014 yılı başında Danimarka'da kurulup devreye alınmıştır. Gücü 8 megawatt'a ulaşıyor ve kanat açıklığı 164 metredir.

Genel olarak kanatlı türbinlerin ve rüzgar türbinlerinin üretimine yönelik köklü teknolojiye rağmen, pek çok meraklı teknolojiyi geliştirmek, verimliliğini artırmak ve olumsuz faktörleri azaltmak için çabalıyor.

Bilindiği gibi rüzgar akışının enerji kullanım katsayısı en iyi ihtimalle %30'a ulaşır, oldukça gürültülüdürler ve yakındaki alanların doğal ısı dengesini bozarak geceleri yer hava katmanının sıcaklığını artırırlar. Ayrıca kuşlar için de çok tehlikelidirler ve önemli alanları işgal ederler.

Hangi alternatifler mevcut? Aslında modern mucitlerin yaratıcılığı sınır tanımıyor ve pek çok farklı alternatif icat edildi.

Sektördeki en sıra dışı ve dikkat çekici alternatif rüzgar türbini tasarımlarından 5'ine bir göz atalım.

Massachusetts Araştırma Enstitüsü'nde kurulan Amerikan şirketi Altaeros Energies, 2010 yılından bu yana yeni nesil rüzgar jeneratörleri geliştiriyor. Yeni tip rüzgar jeneratörleri, geleneksel rüzgar jeneratörlerinin ulaşamadığı 600 metreye kadar irtifalarda çalışacak şekilde tasarlandı. O kadar yüksek rakımlardadır ki, dünya yüzeyine yakın rüzgarlardan 5-8 kat daha kuvvetli olan en kuvvetli rüzgarlar sürekli esmektedir.

Jeneratör, yatay bir eksene üç kanatlı bir türbinin monte edildiği helyumla şişirilmiş bir zeplin benzeri şişirilebilir bir yapıdır. Böyle bir rüzgar jeneratörü, 2014 yılında Alaska'da yaklaşık 300 metre yükseklikte 18 ay boyunca test edilmek üzere piyasaya sürüldü.

Geliştiriciler, bu teknolojinin kilovatsaat başına 18 sent maliyetle elektrik üreteceğini iddia ediyor; bu, Alaska'daki normal rüzgar enerjisi maliyetinin yarısı kadar. Gelecekte, bu tür jeneratörler dizel enerji santrallerinin yerini alabilecek ve sorunlu alanlarda uygulama bulabilecek.

Gelecekte bu cihaz sadece bir güç jeneratörü değil, aynı zamanda bir meteoroloji istasyonunun parçası ve ilgili altyapıdan uzak alanlarda İnternet sağlamanın uygun bir yolu olacak.

Böyle bir sistem kurulduğunda personel gerektirmez, geniş bir alan kaplamaz ve neredeyse sessizdir. Uzaktan kontrol edilebilir ve sadece 1-1,5 yılda bir bakım gerektirir.

Alışılmadık bir rüzgar enerjisi santrali tasarımı yaratmaya yönelik bir başka ilginç çözüm de Birleşik Arap Emirlikleri'nde uygulanıyor. Abu Dabi'den çok uzak olmayan bir yerde, geliştiriciler tarafından "Rüzgar Sapı" adı verilen oldukça sıra dışı bir rüzgar enerjisi santrali inşa etmeyi planladıkları Madsar şehri inşa ediliyor.

Bu projenin tasarımını geliştiren New York tasarım şirketi Atelier DNA'nın kurucusu, asıl fikrinin doğada elektrik üretmeye hizmet edebilecek kinetik bir model bulmak olduğunu ve böyle bir modelin bulunduğunu söyledi. Her biri yaklaşık 55 metre yüksekliğinde ve beton tabanları 20 metre genişliğinde olan 1.203 karbon fiber gövde, 10 metre aralıklarla kurulacak.

Saplar kauçukla güçlendirilecek ve tabanda yaklaşık 30 cm genişliğe sahip olacak ve üstte 5 santimetreye kadar darlaşacaktır. Her bir sap, basınca maruz kaldığında elektrik akımı üreten piezoelektrik malzemeden yapılmış alternatif elektrot katmanları ve seramik diskler içerecektir.

Saplar rüzgarda sallandıkça diskler sıkışarak bir elektrik akımı üretecektir. Rüzgar türbini kanatlarından ses gelmiyor, kuş kaybı yok, rüzgardan başka bir şey yok.

Fikir, bataklıkta sallanan sazlıkları gözlemlemekten doğdu.

Atelier DNA'nın Windstalk projesi, Madsar'ın sponsorluğunda düzenlenen ve yenilenebilir kaynaklar kullanarak enerji üretebilecek uluslararası bir katılım alanı içerisinden en iyi sanat eserini seçmek amacıyla düzenlenen Land Art Generator yarışmasında ikinci oldu.

Bu olağandışı rüzgar istasyonunun kapladığı alan 2,6 hektarı kaplayacak ve güç, benzer bir alanı kaplayan geleneksel bir rüzgar jeneratörüne karşılık gelecektir. Sistem, geleneksel mekanik sistemlerde bulunan sürtünme kayıplarının olmaması nedeniyle verimlidir.

Her bir gövdenin tabanında, Cambridge, Massachusetts'te geliştirilen Levant Power sistemine benzer bir amortisör ve silindir sistemi kullanarak gövdeden gelen torku dönüştüren bir jeneratör bulunacaktır.

Projede çalışan çalışanlar, rüzgarın sabit olmaması nedeniyle biriken enerjinin rüzgar olmadığı zamanlarda da kullanılabilmesi için enerji depolama sistemi kullanılacağını açıkladı.

Her gövdenin tepesinde, parlaklığı doğrudan rüzgarın gücüne ve o anda üretilen elektrik miktarına bağlı olacak bir LED ışık bulunacaktır.

Windstalk, kaotik bir sallanma hareketi ile çalışacak ve bu da elemanların geleneksel kanatlı rüzgar jeneratörleriyle mümkün olandan çok daha yakın yerleştirilmesine olanak sağlayacak.

Benzer bir sistemin su altında baş aşağı duracağı okyanus akıntılarının ve dalgalarının enerjisini dönüştürmek için benzer bir proje olan Wavestalk geliştiriliyor.

Tunuslu Saphon Energy'nin Windstalk gibi geliştirdiği proje kanatsız bir rüzgar jeneratörü ancak bu sefer cihaz yelken tipi bir tasarıma sahip.

Uydu anteni şeklindeki bu sessiz jeneratöre Saphonian adı veriliyor. Dönen parçaları yoktur ve kuşlar için tamamen güvenlidir. Jeneratör ekranı rüzgarın etkisiyle ileri geri hareket ederek hidrolik sistemde titreşimler oluşturur.

Projenin amacı rüzgar jeneratörlerinin rüzgar akışının kullanımına ilişkin performansını artırmaktır. Rüzgar, kelimenin tam anlamıyla, rüzgarın etkisi altında ileri geri hareket eden bir yelkene bağlanmıştır; oysa kanatlar, rotor veya dişliler yoktur. Bu etkileşim, pistonlar kullanılarak daha fazla kinetik enerjinin mekanik enerjiye dönüştürülmesine olanak tanır.

Enerji, hidrolik akümülatörlerde depolanabileceği gibi, bir jeneratör aracılığıyla elektriğe dönüştürülebilir veya onun yardımıyla bazı mekanizmalar döndürülebilir. Geleneksel rüzgar jeneratörlerinin verimi %30 ise bu yelken tipi jeneratör %80 verim sağlıyor. Verimliliği, bıçak tipi yel değirmenlerini 2,3 kat aşıyor.

Rüzgar türbininde (kanatlar, göbekler, dişli kutuları) olduğu gibi pahalı bileşenlerin bulunmaması nedeniyle, Saphonian durumunda ekipman maliyetleri %45'e kadar azalır.

Saphonian'ın aerodinamik şekli, türbülanslı rüzgar akımlarının yelken gövdesi üzerinde çok az etkisi olması ve aerodinamik kuvvetin yalnızca artması avantajına sahiptir. Rüzgar türbinlerinin kentsel alanlarda kullanılmamasının nedeni türbülanstır, ancak Saphonian da orada kullanılabilir. Ayrıca zararlı akustik ve titreşim faktörleri de en aza indirilmiştir. Saphon Enerji, inovasyon geliştirme çabalarından dolayı KPMG'den ödül aldı.

Rüzgar enerjisinin kullanımına yönelik çok devrim niteliğindeki bir başka yaklaşım, 2008 yılında Kaliforniyalı coşkulu bir mucit tarafından hayata geçirildi. Küçük şehirler için büyük rüzgar jeneratörleri 30 katlı bir bina boyutundadır ve kanatları bir Boeing 747'nin kanatları boyutuna ulaşmaktadır.

Bu dev jeneratörler kesinlikle çok fazla güç üretiyor ancak bu tür sistemlerin üretimi, nakliyesi ve kurulumu karmaşık ve pahalı. Buna rağmen sektör her yıl yüzde 40’ın üzerinde büyüyor. Kaliforniya'dan Doug Selsam'ın iddialı hedefini belirlemeden önce düşündüğü şey tam olarak buydu. Daha az malzeme kullanarak daha fazla enerji elde etmenin oldukça mümkün olduğuna karar verdi.

Doug, tek bir jeneratöre bağlı tek bir şaft üzerine bir düzine veya birkaç düzine küçük rotor yerleştirerek sonunda amacına ulaştı. Uzun şaftın bir ucunu jeneratöre bağladı ve diğer ucunu helyum balonlarıyla havaya fırlattı. Sistem beklendiği gibi çalıştı.

Doug ders kitaplarında maksimum verimi elde etmek için tek vidalı bir türbinin yeterli olduğunu okumuştu ancak Doug'ın şüpheleri vardı. Farklı düşünüyordu: Ne kadar çok rotor olursa, o kadar fazla rüzgar enerjisi kullanılabilir.

Her rotorun doğru açıda konumlandırılması durumunda her rotor kendi rüzgarını alacaktır ve bu da üretim verimliliğini artıracaktır.

Elbette bu, fiziği karmaşıklaştırıyor çünkü artık yalnızca yanındaki rotordan gelen akışı değil, her rotorun kendi akışını da yakaladığından emin olmamız gerekiyordu. Rüzgara göre şaft için en uygun açıyı ve rotorlar arasındaki ideal mesafeyi bulmak gerekiyordu. Ve sonuçta kazanımlar daha az malzeme kullanılarak elde edildi.

2003 yılında mucit, Kaliforniya Enerji Komisyonu'ndan 3.000 watt'lık, yedi rotorlu bir türbin geliştirmek için 75.000 dolarlık bir hibe aldı. Bu zorluk başarıyla tamamlandı ve Doug Selsam, 2000 watt'lık çift rotorlu türbinlerinin 20'sinden fazlasını halihazırda birkaç ev sahibine sattı. Bu cihazları banliyödeki garajında ​​yaptı.

Doug'ın fikri, ticari dünyada onu büyük yapma potansiyeline sahip olan birkaç fikirden biriydi. Selsam, iki rotorun sadece başlangıç ​​olduğunu söylüyor. Muhtemelen bir gün çok rotorlu türbinlerinin gökyüzünde bir mil kadar uzandığını görecek.

Ofisi Hollanda'nın Rotterdam kentinde bulunan Archimedes, doğrudan konut binalarının çatılarına monte edilebilecek sıra dışı rüzgar türbinleri konseptini geliştirdi.

Projenin yazarlarına göre, etkili bir düşük gürültülü tasarım, küçük bir eve tamamen elektrik sağlayabilir ve birlikte çalışan bu tür jeneratörlerden oluşan bir kompleks, büyük bir binanın dış kaynaklara bağımlılığını tamamen sıfıra indirebilir. elektrik. Yeni rüzgar türbinlerine Liam F1 adı veriliyor.

Bir konut binasının herhangi bir duvarına veya çatısına 1,5 metre çapında ve yaklaşık 100 kilogram ağırlığında küçük bir türbin monte edilebilir. Tipik olarak teraslı çatıların yüksekliği 10 metredir ve ülkedeki rüzgar neredeyse her zaman güneybatıdan esmektedir. Bu koşullar türbinin çatıya doğru şekilde yerleştirilmesi ve rüzgar enerjisinin etkin bir şekilde kullanılması için yeterlidir.

Geleneksel rüzgar türbinlerinin iki sorunu burada çözülüyor: geleneksel kanatlı türbinlerin gürültüsü ve hantal ekipmanların kurulumunun yüksek maliyeti. Geleneksel rüzgar jeneratörlerinde kurulum maliyetleri çoğu zaman karşılanamamaktadır. Liam türbininin gürültü seviyesi yaklaşık 45 dB'dir ve bu, yağmurun gürültüsünden bile daha sessizdir (ormandaki yağmurun gürültüsü 50 dB'dir).

Salyangoz kabuğu şeklindeki türbin, rüzgar gülüne benzer şekilde rüzgarda dönerek hava akışını yakalıyor, hızını düşürüyor ve yön değiştiriyor. Şirket müdürü Marinus Miremeta, yenilikçi türbinin verimliliğinin, rüzgar enerjisinde teorik olarak mevcut olan maksimum verimliliğin %80'ine ulaştığını iddia ediyor. Ve bu zaten oldukça yeterli.

Hollanda'da ortalama bir aile yılda 3.300 kWh elektrik enerjisi tüketiyor. Geliştiricilere göre bu enerjinin yarısı, en az 4,5 m/s rüzgar hızına sahip bir Liam F1 türbini tarafından sağlanabiliyor.

Bir evin çatısındaki üçgenin köşelerine bu tür üç türbin yerleştirebilirsiniz, daha sonra türbinlerin her birine rüzgar sağlanacak ve birbirlerine müdahale etmeyecek, tam tersine birbirlerine yardımcı olacaklardır.

Türbülanslı akışların olduğu bir şehirde kurulumdan bahsediyorsak, üretici, komşu evlerin duvarlarının rüzgar akışlarına müdahale etmemesi için şehir çatılarına monte edilen rüzgar jeneratörlerini hafifçe yükseltmeyi, direklere monte etmeyi öneriyor.

Yeni türbinin kurulum dahil tahmini maliyeti 3.999 Euro'dur. Cihazın boyutu bir metreden büyük olduğundan kullanımı için özel bir lisans gerekebiliyor, bu nedenle şirket son çare olarak 0,75 metre çapında mini Liam türbinleri de üretiyor.

Üreticiler türbinlerini yalnızca konut ve endüstriyel binalara güç sağlamak için değil aynı zamanda deniz araçlarına da güç sağlamak için kullanmayı planlıyor.

Gördüğünüz gibi rüzgar jeneratörü üreticilerinin pek çok ilginç alternatifi var.

Hem insanlar hem de hayvanlar için güvenli olacak kapalı tip şehir içi rüzgar jeneratörünü icat ettik.

Bilindiği gibi modern “pervaneli” yel değirmenleri hem insanlar hem de kuşlar ve yarasalar için güvensizdir. Küresel üreticilerin hatalarını tekrarlamamak için Rus bilim adamları, uçak türbininin şeklini andıran kapalı tip bir yel değirmeni geliştirdiler.


Tasarımın 2 veya 3 kanat yerine 32 kanattan oluşması rüzgar türbininin verimliliğini önemli ölçüde artırıyor ve maliyetini düşürüyor. Ayrıca bıçakların muhafaza edildiği mahfaza, bıçağın tahrip olması durumunda başkalarının güvenliğini sağlar. Ve yüksek dönüş hızı, zararlı infrasonik titreşimlerden kaçınmanıza olanak tanır.


Böyle bir rüzgar jeneratörü, elektrik üretmede rekor düzeyde düşük bir maliyete sahiptir. Bir yerleşim alanına monte edilebilir. şehir binalarının çatılarında. Neredeyse tüm gerekli gereksinimleri karşılar: kolaylık, düşük kurulum maliyeti ve düşük güç tüketimi.

Geliştiricilere göre rüzgar jeneratörü her türlü iklim koşuluna uygun ve 1,8 m/s rüzgar hızında çalışmaya başlıyor ve 25 m/s hıza kadar sorunsuz çalışıyor.

“Bir kişinin yaşadığı veya çalıştığı yere kurulabilen tek jeneratör modelidir. Güvenlik özellikleri bakımından benzersiz ve aynı zamanda üretkendir” diyor yeni tip rüzgar jeneratörünün geliştiricilerinden biri olan Vladimir Kanin.

Hücresel ekipman montajcıları, mobil sondaj kuleleri ve jeolojik partiler için kitlerin yanı sıra Rusya'nın kuzeydeki enerji eksikliği olan bölgelerinin idareleri, St. Petersburg sakinlerinin benzersiz tasarımıyla ilgilenmeye başladı.

Benzer projeler ABD, Japonya, Çin ve Almanya'da da mevcut. Ancak Optiflame Solutions şirketinin temin ettiği gibi, görünüşe göre, konut ortamı için güvenli olan “kentsel” rüzgar türbinlerini bilinçli olarak inşa edenler sadece onlar. Aralık 2010'da Skolkovo inovasyon merkezinin ilk katılımcılarından biri oldular. Bu yıl Optiflame Çözümleri ekibi, CleanTech alanında ülkenin en büyük startup yarışması GenerationS'in ilk on finalistine girdi.

Kanin'e göre şu anda dünyada 300'e yakın farklı rüzgar jeneratörü projesi var ancak gerçekte test edilebilecek 10'dan fazla prototip yok. Geriye kalan her şey sadece eskiz.

Bu arka plana karşı, iç mekan rüzgar türbinleri oldukça umut verici görünüyor. Ve Rus geliştiricilere yalnızca iyi şanslar dileyebiliriz.

Yerin derinliklerinden çıkarılan ve insanlığın enerji kaynağı olarak kullandığı madenler ne yazık ki sınırsız değildir. Her yıl değerleri artıyor ve bu da üretim seviyelerindeki düşüşle açıklanıyor. Alternatif ve büyüyen bir enerji tedarik seçeneği, ev için rüzgar enerjisi santralleridir. Onlar rüzgar enerjisini alternatif akıma dönüştürmenize olanak tanır Bu da her türlü ev aletinin tüm elektrik ihtiyaçlarının karşılanmasını mümkün kılmaktadır. Bu tür jeneratörlerin temel avantajı, mutlak çevre dostu olmaları ve elektriğin sınırsız sayıda ücretsiz kullanılmasıdır. Bir rüzgar jeneratörünün ev için başka ne gibi avantajları olduğu ve çalışma özellikleri daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

Eski insanlar bile rüzgarın birçok işin yapılmasında mükemmel bir yardımcı olabileceğini fark ettiler. Tahılın kendi enerjisini harcamadan una dönüşmesini sağlayan yel değirmenleri, ilk rüzgâr jeneratörlerinin atası oldu.

Rüzgar enerjisi santralleri, rüzgar enerjisini alabilen, dönüştürebilen ve alternatif akıma depolayabilen bir dizi jeneratörden oluşur. Bir evin tamamına birdenbire gelen elektriği kolaylıkla sağlayabilirler.