Palubní větrná turbína - Airborne wind turbine

Kiwee ​​One: vzdušná větrná turbína

An vzdušná větrná turbína je designový koncept pro větrná turbína s rotorem neseným ve vzduchu bez věže,[1] čímž těží z více mechanických a aerodynamických možností, vyšší rychlosti a vytrvalosti větru ve vysokých nadmořských výškách, přičemž se vyhýbá nákladům na konstrukci věží,[2] nebo potřeba sběrací kroužky nebo vychylovací mechanismus. Elektrický generátor může být na zemi nebo ve vzduchu. Mezi výzvy patří bezpečné pozastavení a údržba turbín stovky metrů nad zemí při silném větru a bouřích, přenos sklizené a / nebo generované energie zpět na Zemi a interference s letectvím.[3]

Větrné turbíny přenášené vzduchem mohou pracovat v malých nebo vysokých nadmořských výškách; jsou součástí širší třídy Airborne Wind Energy Systems (AWES) oslovené vysokohorská větrná energie a síla bočního větru. Když je generátor na zemi,[4] potom uvázané letadlo nemusí nést hmotu generátoru nebo mít vodivé připevnění. Když je generátor ve vzduchu, pak by se k přenosu energie na zem použil vodivý postroj nebo se použil ve vzduchu nebo paprskem na přijímače pomocí mikrovln nebo laseru. Draci a vrtulníky sestupují, když je slabý vítr; kytoony a vzducholodí může vyřešit záležitost s dalšími nevýhodami. Také špatné počasí jako např Blesk nebo bouřky, mohl dočasně pozastavit používání strojů, pravděpodobně vyžadoval jejich přivedení zpět na zem a zakrytí. Některá schémata vyžadují dlouhý napájecí kabel, a pokud je turbína dostatečně vysoká, a zakázaný vzdušný prostor zóna. Od července 2015 nejsou v běžném provozu žádné komerční větrné turbíny.[5]

Aerodynamická rozmanitost

An aerodynamický vzdušná větrná energie se opírá o vítr.

Generátor draků s bočním větrem s rychlým přenosem pohybu

Miles L. Loyd navrhl a analyzoval efektivní AWES ve své práci „Crosswind Kite Power“[6] v roce 1980. Výkon AWES s pohybem bočního větru je úměrný druhé mocnině poměru vztlak / odpor křídla. Takový AWES je založen na stejných aerodynamických principech jako běžná větrná turbína (AWES), ale je účinnější, protože rychlost vzduchu je konstantní po celém rozpětí křídel a aerodynamickým silám se brání napnutí provazu, spíše než ohybem věž.

Bryan Roberts, profesor inženýrství na Technologická univerzita, v Sydney v Austrálii, navrhla vrtulníkové plavidlo, které letí do výšky 4600 m (15 000 stop) a zůstává tam, drženo ve vzduchu křídly, která generují vztlak od větru, a drženo na místě kabelem k zemní kotva. Podle jeho konstruktérů, zatímco část energie ve větru by se při výtahu „ztratila“, konstantní a silný vítr by jí umožnil generovat konstantní elektřinu. Vzhledem k tomu, že větry obvykle foukají vodorovně, turbíny by byly v úhlu od vodorovné roviny, přičemž by zachytávaly větry a přitom vytvářely vztlak. Nasazení bylo možné provést dodávkou elektřiny do turbín, které by je proměnily v elektromotory a zvedly konstrukci do nebe.

Nizozemský ex-astronaut a fyzik Wubbo Ockels, práce s Technologická univerzita v Delftu v Holandsko, navrhl a předvedl[7] vzdušnou větrnou turbínu nazval „Laddermill Skládá se z nekonečné smyčky draků. Draci zvedají jeden konec nekonečné smyčky („žebřík“) a uvolněná energie se používá k pohonu elektrického generátoru.

Dokument ze září 2009 od společnosti Carbon Tracking Ltd., Irsko[8] ukázal kapacitní faktor draka využívajícího pozemní generaci je 52,2%, což je lepší než 30% faktory kapacity pozemní větrné farmy.

Tým z Worcesterský polytechnický institut v Spojené státy vyvinula menší měřítko[9] s odhadovaným výkonem asi 1 kW. Používá a kiteboarding kite k vyvolání kývavého pohybu v otočném paprsku.

The KiteGen používá prototyp větrné turbíny se svislou osou (ve skutečnosti polotuhý drak s příčným větrem). Jedná se o inovativní plán (stále ve fázi výstavby), který se skládá z jedné větrné farmy se svislou osou rotace a využívá draky k využití větrů ve vysokých nadmořských výškách. Kite Wind Generator (KWG) nebo KiteGen se tvrdí, že eliminuje všechny statické a dynamické problémy, které brání zvýšení výkonu (z hlediska rozměrů) dosažitelného tradičními generátory větrných turbín s horizontální osou. Generační zařízení by zůstalo na zemi a vítr by podporoval pouze nosné profily. Taková větrná elektrárna by byla schopná vyrábět energii ekvivalentní a nukleární rostlina, zatímco využívá plochu několika kilometrů čtverečních, aniž by ji výlučně zabírala. (Většinu této oblasti lze stále použít pro zemědělství nebo navigaci v případě pobřežních zařízení.)

Rotokite[10] je vyvinut z myšlenky Gianniho Vergnana. Využívá aerodynamické profily podobné drakům, které se otáčejí kolem své vlastní osy, emulující výkon vrtule. Použití principu rotace zjednodušuje problém kontroly letu draků a eliminuje obtíže způsobené délkami kabelů, což umožňuje výrobu větrné energie při nízkých nákladech. Heli Wind Power je projekt Gianniho Vergnana, který používá uvázaného draka.

Systém HAWE [11] je vyvinut z nápadu Tiaga Pardala. Systém, který spočívá v čerpacím cyklu podobném drakovým systémům. Ve fázi generování se tažná síla zvýší 5–10krát v důsledku Magnusova účinku rotujícího válce (vzdušná plošina), podobně jako u draka tažná síla vyprodukovaná vzdušnou plošinou rozmotá kabel a generuje elektřinu v zemi. Ve fázi obnovy přetočí kabel ve zvedací plošině bez Magnusova efektu.

V srpnu 2011 německá společnost SkySails, výrobce draků pro lodní pohon, oznámil systém větrné energie založený na drakech pro aplikace na moři i na moři, který má být „o 30% levnější než současná řešení na moři“.[12]

V červnu 2012 německá společnost NTS GmbH úspěšně otestováno Technologie X-Wind (mluvené: Cross-Wind) na lineárním železničním systému ve Freidlandu v Německu. „NTS Energie- und Transportsysteme GmbH“ byla založena v roce 2006 společností Uwe Ahrens.[13] Technologie X-Wind kombinuje dvě známé technologie - automaticky řízené draky a generátory na uzavřeném kolejovém systému. Prototyp uzavřené smyčky je ve výstavbě v Mecklenburg-Vorpommern v Německu.[14] Tato technologie umožňuje využívat stále stabilnější a konstantní proudy větru ve výškách mezi 200 a 500 m. Odečty a měření z technické zprávy ukazují, že systémy NTS X-Wind zdvojnásobují až ztrojnásobují účinnost konvenčních systémů větrné energie podle výroby energie.[15]

V květnu 2013 kalifornská společnost Makani Power, vývojář některých hybridních systémů kite s bočním větrem s palubním generátorem zdvojnásobujícím se jako motor, získal Google.[16]

V květnu 2013 navrhl L. Goldstein vzdušný větrný energetický systém s pozemním generátorem využívajícím rychlý přenos pohybu.[17]

V roce 2015 vynalezl tchajwanský Johnson Hsu plachty na lanovém větru a energetickém systému oceánského proudu.[18]

Dne 15. prosince 2015 Windswept and Interesting Ltd[19] předvedl větrnou turbínu přenášenou drakovým prstenem „Daisy“. Stoh draků Daisy předvedený 15. prosince 2015 je jediným vzdušným systémem větrné energie, který vyhrál web someawe.org[20] Výzva 100 * 3 AWE. Systém Daisy využívá napnutý torzní přenos pohybu draka k otočení pozemního generátoru.

Kitemill letí letounem připoutaným k navijáku, který napájí 5 kW generátor na zemi.[21]

Od roku 2014 poblíž sídlí francouzská společnost Kitewinder Bordeaux pracuje na první komerční vzdušné větrné turbíně s názvem Kiwee ​​One. Kiwee ​​one je vzdušná větrná turbína s batohem pro kočovné účely s nominálním výkonem 100 Watty. Procedura Kiwee ​​one launch je manuální, ale produkt je vybaven mechanismem automatického načítání pro slabý vítr / silný vítr.

Odrůda aerostatu

Větrný systém typu aerostatu se spoléhá alespoň částečně na vztlak k podpoře prvků sběru větru. Aerostaty se liší svým designem a výsledkem poměr zvedání a tažení; kitingový efekt vyšších tvarů přetažení vztlaku pro aerostat může účinně udržovat vzdušnou turbínu nahoře; řada takových kitingových balónků se proslavila v USA kytoon podle Domina Jalbert.

Balónky mohou být zabudovány, aby udržovaly systémy bez větru, ale balónky unikají pomalu a musí být doplněny zvedacím plynem, případně také opravným. Velmi velký, sluncem vyhřívané balónky může vyřešit problémy s únikem helia nebo vodíku.

An Ontario založená společnost s názvem Magenn[22] vyvíjí turbínu nazvanou Magenn Air Rotor System (MARS).[23] Budoucí systém MARS s šířkou 1 000 stop (300 m) by používal horizontální rotor v a hélium zavěšené zařízení, které je připevněno k transformátoru na zemi. Magenn tvrdí, že jejich technologie poskytuje vysoký točivý moment, nízké počáteční rychlosti a vynikající celkovou účinnost díky své schopnosti nasadit vyšší ve srovnání s ne-leteckými řešeními.[24] První prototypy byly vyrobeny TCOM[SZO? ] v dubnu 2008. Nebyly dodány žádné výrobní jednotky.[25]

Externí video
ikona videa Prototyp Altaeros 2012

Společnost Boston Altaeros Energies využívá héliem naplněný balónový kryt k zvedání větrné turbíny do vzduchu a přenášení výsledné energie dolů na základní stanici stejnými kabely, které se používají k ovládání krytu. 35 stop dlouhý prototyp využívající standard Větrná turbína Skystream 2,5kW 3,7m byl letecky převezen a testován v roce 2012.[26] Na podzim 2013 Altaeros pracoval na své první komerční demonstraci na Aljašce.[27][28]

Viz také

Reference

  1. ^ Elliot, Dave (04.04.2014). „Fantastické lety: vzdušné větrné turbíny“. Ústav fyziky, průzkum životního prostředí Web. Archivovány od originál dne 2014-04-19. Citováno 2014-04-17.
  2. ^ Michael Spectre, „Větrná energie letí,“ Newyorčan20. května 2013 za paywallem
  3. ^ Levitan, David (2012-09-24). „Větrná energie s vysokou nadmořskou výškou: obrovský potenciál - a překážky“. Prostředí 360. Jak bezpečně pozastavíte vzdušné turbíny stovky nebo tisíce stop nad zemí? Jak je udržíte na delší dobu ve vzduchu za silného větru, aniž byste museli provádět častou a nákladnou údržbu? A co zásah do letectví?
  4. ^ „Vzduchem šířené systémy generování větrné energie“. www.energykitesystems.net.
  5. ^ Airborne Wind Energy Systems, přehled technologií, A. cherubini, A. Papini, R. Vertechy, M.Fontana, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015
  6. ^ M. Loyd, „Boční síla větru“ J. Energy, sv. 4, č. 3, str. 106-111, 1980
  7. ^ Jha, Alok (3. srpna 2008). „Obří draci k využití síly silného větru“. Opatrovník.
  8. ^ O'Gairbhith, Colm (11.9.2009). „Posouzení životaschopnosti větrných zdrojů velké nadmořské výšky v Irsku“ (PDF). Citováno 2009-09-11.
  9. ^ „Vítejte na WPI Kite Power Wiki“. Archivovány od originálu na 2011-07-20. Citováno 2008-05-05.CS1 maint: BOT: stav původní adresy URL neznámý (odkaz)
  10. ^ "Rotokite" (PDF).
  11. ^ pedro. „FP7“. www.omnidea.net. Archivovány od originál dne 2015-02-26. Citováno 2015-02-26.
  12. ^ „SkySails GmbH - přesvědčivá technologie“. www.skysails.info. Archivovány od originál dne 28. 9. 2011. Citováno 2011-10-22.
  13. ^ „NTS X-Wind“. www.x-wind.de.
  14. ^ „Rostliny NTS-X-Wind“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 02.02.2014. Citováno 2014-01-24.
  15. ^ „Archivovaná kopie“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 02.02.2014. Citováno 2014-01-24.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
  16. ^ Kámen, Brad (28. května 2013). „Inside Google's Secret Lab“. Bloomberg. Citováno 3. dubna 2018.
  17. ^ Goldstein, Leo (2013). "Teoretická analýza vzdušného systému přeměny větrné energie s pozemním generátorem a rychlým přenosem pohybu". Energie. 55: 987–995. doi:10.1016 / j.energy.2013.03.087.
  18. ^ http://www.slideshare.net/ssusera40516/new-green-power
  19. ^ „Hlavní - větrný a zajímavý“. www.windswept-and-interesting.co.uk.
  20. ^ „AWE Challenge - someAWE“. www.someawe.org. Archivovány od originál dne 25. 05. 2016. Citováno 2016-01-07.
  21. ^ „77 folkeinvestorer skal holde det svevende, norske kraftverket i himmelen hele døgnet, hele året“. Teknisk Ukeblad. 11. ledna 2017. Citováno 11. ledna 2017.
  22. ^ ""Magenn Air Rotor System "(nefunkční odkaz)". Archivovány od originál dne 29.03.2012. Citováno 2012-07-09.
  23. ^ Kumar, Mojžíš Dhilip (18. července 2013). „Technical World: MAGENN AIR ROTOR SYSTEM (M.A.R.S.)“.
  24. ^ „Korporátní web Magenn Power Inc.“. Archivovány od originál dne 11. prosince 2008. Citováno 14. prosince 2008.
  25. ^ Mazzella, Diana (2008-04-03). „Palubní turbína testována na TCOM; Magenn: MARS dělá mobilní větrnou energii“. Denní zálohy. Archivovány od originál dne 31. 1. 2010. Citováno 2008-11-23.
  26. ^ Boyer, Mark. „Plovoucí větrné turbíny Altaeros Energies pronikají do silných větrů vysoké nadmořské výšky“ Obydlí, 28. března 2012. Citováno: 9. července 2012.
  27. ^ McGonegal, Joe (04.09.2013). „Two Alums Dream of Tethered Aerostat Wind Farms“. Plátek MIT. Archivovány od originál dne 07.09.2013. Citováno 2013-09-05.
  28. ^ Cardwell, Diane (2014-03-21). „Nové technologie větrného průmyslu pomáhají konkurovat ceně“. New York Times.

externí odkazy