Windkraftanlage: Geräte, Typen. Windkraftanlagen – sechsmal mehr Energie Vertikale Windkraftanlage

Heim Windkraftanlagen Sie werden seit Jahrzehnten als Stromquelle genutzt. Erstmals begann der Mensch mit der Ausbeutung solcher Bauwerke, als er die Kraft der Natur nutzte und mit dem Bau von Mühlen begann. Zur Stromerzeugung werden heute Turbinen-Windgeneratoren der dritten Generation eingesetzt. Darüber hinaus werden die Designs selbst eingekauft in letzter Zeit

immer ungewöhnlichere Formen.

1. Eine moderne Windkraftanlage besteht aus folgenden Elementen:
2. Windmesser. Es ist für die Messung der Windgeschwindigkeit verantwortlich und übermittelt relevante Informationen an die Steuerung der Windkraftanlage.
3. Klingen. Der Wind, der auf diese Elemente trifft, versetzt sie in Rotation. Dadurch wird eine Turbine aktiviert, die Strom erzeugt.
4. Bremse. Es wird durch mechanische, hydraulische und andere Antriebe ergänzt. Das Bremssystem einer Windkraftanlage ist notwendig, um den Rotor in kritischen Situationen anzuhalten.
5. Regler. Verantwortlich für die Verwaltung der gesamten Installation. Es startet und stoppt automatisch Windkraftanlagen.
6. Induktionsgenerator. Das Gerät erzeugt Strom. Ergänzt wird es durch eine Hochgeschwindigkeitswelle.

Gondel. Es befindet sich oben auf der Windkraftanlage. Das Gondelgehäuse beherbergt die meisten Konstruktionskomponenten der Einheit, einschließlich der Bremse und der Steuerung.

Je nach Bauart kann die Windkraftanlage durch weitere Elemente ergänzt werden. Insbesondere moderne Anlagen sind mit einer Verkleidung ausgestattet, die den Wind einfängt und dessen Leistung verstärkt.

Eine moderne Windkraftanlage hat gegenüber ihren Vorgängern folgende Vorteile:

1. Kann bei hohen Windgeschwindigkeiten betrieben werden. Moderne Turbinen arbeiten, wenn die Windströmungen kritische Werte (25–60 m/s) überschreiten.
2. Erzeugt keine Infraschallwellen. Windkraftanlagen früherer Generationen hatten diesen Nachteil.
3. Einfache Installation. Die Grundlage des Designs wird in der Produktion geschaffen. Die einzelnen Elemente werden vor Ort montiert und die Gondel am Mast montiert.
4. Anwendung innovative Materialien. Sie erhöhen nicht nur die Lebensdauer der Anlage, sondern sorgen auch für eine einfache Montage.

Windkraftanlagen werden hauptsächlich entlang der Meeres- und Ozeanküsten oder direkt auf dem Wasser installiert. Dieser Ansatz ermöglicht es, einen nahezu ganzjährigen Betrieb der Turbine zu erreichen.

Moderne Entwicklungen

Zu den Nachteilen, die Blade-Installationen haben, gehören:

• sie stören das natürliche Wärmegleichgewicht;
• relativ geringer Wirkungsgrad, nicht mehr als 30 %;
• eine große Fläche einnehmen;
• stellen eine Gefahr für Vögel dar.

Diese Mängel zwingen Entwickler auf der ganzen Welt dazu, nach neuen technologischen Lösungen zur Erzeugung von Windenergie zu suchen. Zu den neuesten Errungenschaften zählen:

1. Aufsteigende Turbine.

Strukturell ähnelt es Ballon, gefüllt mit Helium. Im Inneren ist eine Turbine mit drei Flügeln auf einer horizontalen Achse installiert. Ein solches System ist derzeit in Alaska im Einsatz. Die schwimmende Turbine befindet sich in einer Höhe, die für moderne Windkraftanlagen unzugänglich ist. Ein solches System ist in der Lage, nahezu autonom zu funktionieren (Personalbeteiligung wird minimiert).

2. Vertikale Turbinen.

Ihre Klingen folgen der Anordnung der Fischflossen. Durch diese Bauweise sind Turbinen in der Lage, bei geringem Abstand zueinander ausreichend Strom zu erzeugen. Länge vertikale Installationen beträgt 9 m effiziente Arbeit Das System erfordert die Installation von mindestens zwei eng beieinander liegenden Turbinen. Vorläufigen Studien zufolge erzeugt der neue Installationstyp im Vergleich zu Lamellen-Äquivalenten zehnmal mehr Strom bei gleicher Fläche.

3. Kohlenstoff-„Stämme“.

In den VAE implementiert neues Projekt bei der Erzeugung von sauberem Strom. Dabei werden 1.203 Carbon-„Stämme“ auf einer 20 Meter hohen Basis installiert. Die Höhe dieser Struktur beträgt jeweils 55 m separates Element Die Systeme befinden sich in einem Abstand von 10 m voneinander.

Die Dicke eines einzelnen Stammes an der Basis beträgt 30 m. Im Inneren befinden sich Schichten, die aus abwechselnden Elektroden und piezoelektrischem Material bestehen. Unter Druck erzeugt dieser Strom. Energie entsteht, wenn sich die Stängel im Wind wiegen. Dieses System produziert die gleiche Menge Strom wie andere Windkraftanlagen auf derselben Fläche.

Etwas Ähnliches haben tunesische Wissenschaftler geschaffen. Ihr System unterscheidet sich von den in den Vereinigten Arabischen Emiraten verwendeten Kohlenstoffstämmen dadurch, dass sich an der Spitze ein leiser Generator befindet, der an eine Satellitenschüssel erinnert.

In Holland schlugen sie vor, an jedem Haus eine kleine Struktur zu installieren, die unter dem Einfluss von Windkraft Strom erzeugen kann. Dieser Windgenerator verfügt über eine Turbine, die der Form eines Schneckenhauses folgt. Es erfasst die Windströmung, dreht sich um und ändert die Richtung seiner Bewegung. Die Produktivität eines solchen Windgenerators erreicht 80 % der theoretischen Indikatoren, die solche Anlagen potenziell aufweisen könnten.

IN letzten Jahren Es sind Entwicklungen erschienen, die für den Einbau auf Segelschiffen konzipiert sind. Generell nimmt die Zahl der Systeme, die Rotorblatt-Windgeneratoren ersetzen können, stetig zu. Vielleicht können sie in Zukunft alle Probleme der Windenergie lösen.

Das Thema Windenergie ist in unserer innovativen Zeit für viele Menschen von Interesse. Wer schon einmal europäische Länder mit dem Auto bereist hat, hat wahrscheinlich riesige Windparks gesehen.
Unterwegs sind Hunderte von Generatoren zu finden.

Angesichts dieses Bildes beginnen viele zu glauben, dass die Stromerzeugung aus Windkraft eine vielversprechende und profitable Tätigkeit ist. Kluge Europäer können keine Fehler machen.

Gleichzeitig wird aus irgendeinem Grund ignoriert, dass es an anderen Orten in Europa praktisch keine solchen Windkraftanlagen gibt. Warum sollte das so sein?
Genau darum geht es in diesem Artikel: Wann, wo und wie sich der Einsatz von Windkraftanlagen lohnt und wann nicht.

Autonomie

Sicherlich haben Sie nach der nächsten Erhöhung der Strompreise darüber nachgedacht, auf Ihrem Grundstück einen Windgenerator zu installieren. Also, wenn nicht alles, dann sicherstellen die meisten Ihren Strombedarf.

Manche denken sogar darüber nach, auf diese Weise unabhängig vom Stromnetz zu werden. Wie realistisch und möglich ist das? Leider bleiben diese Träume für 90 % der privaten Hausbesitzer Träume.

Und damit Sie Ihr Geld nicht verschwenden, verraten wir Ihnen anhand aller Zahlen, warum das genau so ist.

Windgeschwindigkeit

Leider gibt es in unserem Land nicht viele Regionen, in denen die Windgeschwindigkeit mindestens 5-7 Meter pro Sekunde beträgt. Die Daten werden durchschnittlich pro Jahr erhoben. In den allermeisten bewohnbaren Breitengraden beträgt diese Geschwindigkeit maximal 2-4 m/s.

Das bedeutet, dass Ihre Windkraftanlage die meiste Zeit einfach nicht funktioniert. Für eine stabile Stromerzeugung ist eine Windgeschwindigkeit von etwa 10 m/s erforderlich.

Wenn der Wind in Ihrer Region 7 m/s beträgt, läuft der Generator mit maximal 50 % seines Nennwertes. Und wenn es nur 2 m/s sind, dann um 5 %.

Tatsächlich liefert ein 2-kW-Generator in einer Stunde nicht mehr als 100 W.

Sie werden auch auf ein weiteres Windproblem stoßen, über das die Hersteller schweigen. In Bodennähe ist seine Geschwindigkeit deutlich geringer als oben, wo Industrieanlagen mit einer Höhe von 25–30 m installiert sind.

Sie installieren Ihr Gerät in einer maximalen Entfernung von zehn Metern. Verlassen Sie sich daher nicht einmal auf Windtabellen von verschiedenen Standorten. Diese Daten sind für Sie nicht geeignet.

Die Hersteller verschweigen bescheiden, dass für ihre Windressourcenkarten Messungen in einer Höhe von 50 bis 70 Metern vorgenommen werden! Darüber hinaus werden Daten zu Turbulenzen und Wirbeln nicht berücksichtigt.

Wenn Sie versuchen, es höher als 10 m anzuheben, werden Sie auf jeden Fall über einen Blitzschutz nachdenken. Durch Luftreibung elektrifizierte Klingen, ein sehr leckerer Köder für Entladungen!

Darüber hinaus macht sich jeder aus irgendeinem Grund nur Sorgen um einen Parameter wie die Windgeschwindigkeit und vergisst gleichzeitig seine Dichte oder seinen Druck. Und der Unterschied bei der Energie ist ziemlich groß. Die Abhängigkeit der Stromerzeugung vom Winddruck ist unverhältnismäßig.

Wenn sich der Winddruck also verdoppelt, erhöht sich die erzeugte Leistung um das Achtfache!

Darüber hinaus liegt darin eine gewisse List technische Spezifikationen Generatoren.

Natürlich kann man ihnen vertrauen, aber nur unter idealen Bedingungen. Weil:

• und in laminarer Strömung mit konstanter Richtung und erhöhter Dichte

Auf deinem Sommerhaus Die Windgeschwindigkeit kann so groß sein, dass es nicht einmal möglich ist, die Welle zu drehen, geschweige denn Energie zu erzeugen.

Und das im Frühling oder Herbst. In dieser Zeit finden die aktivsten Luftmassenbewegungen statt.

Vergessen Sie nicht, dass die Windmühle in diesem Modus nicht funktioniert Leerlaufdrehzahl Plattenspieler, sondern müssen den von Neodym-Magneten umgebenen Generatorrotor drehen.

Und das nur, solange das elektrische Potenzial der Windmühle niedriger ist als die Batteriespannung. Wenn die Spannung ausreicht, um mit dem Laden zu beginnen, wird die Batterie zum Verbraucher.

Wenn Sie langsamlaufende Ausführungen mit vertikaler Drehachse verwenden, dann ist bereits ein Übersetzungsgetriebe vorhanden. Haben Sie versucht, das Boost-Getriebe hochzudrehen? Dieses Design wird komplizierter und erhöht das Gewicht, den Luftwiderstand und die Kosten.

Selbst an den Leuchttürmen der Nordflotte bevorzugen Experten angesichts der ständigen Winde und der Polarnacht den Einsatz Sonnenkollektoren. Auf die Frage, warum das so ist, ist die Antwort einfach: Es gibt weniger Probleme!

Batterien für Windkraftanlagen

Große industrielle Windkraftanlagen können Energie direkt und ohne Batterien ins Netz einspeisen.

Aber Sie werden nicht darauf verzichten können. Ohne Batterie funktionieren weder der Fernseher noch der Kühlschrank. Sogar die Beleuchtung leuchtet stoßweise, abhängig von den Windböen.

Darüber hinaus müssen Sie im Laufe von 12 bis 15 Betriebsjahren des Generators 3 bis 4 Batteriesätze wechseln, wodurch sich Ihre Anschaffungskosten verdoppeln. Und wir nehmen fast ideale Option wenn die Batterien nicht mehr als die Hälfte ihrer Kapazität entladen sind.

Natürlich können Sie günstige Akku-Modelle kaufen, Ihre Kosten werden dadurch jedoch nicht gesenkt. Allein der Gang in den Laden, um neue Batterien zu holen, wird nicht viermal, sondern achtmal erledigt.

Wo kann man es am besten installieren?

Eine weitere Sache, über die man ernsthaft nachdenken sollte, ist die Verfügbarkeit von freiem Speicherplatz. Darüber hinaus kann die Fläche vom Mast aus 100 Meter oder mehr in jede Richtung reichen.

Der Wind sollte sich frei entlang der Rotorblätter bewegen und diese von allen Seiten ungehindert erreichen. Es stellt sich heraus, dass Sie entweder in der Steppe oder in der Nähe des Meeres (vorzugsweise direkt am Ufer) leben müssen.

Der ideale Standort wäre auf einem Hügel. Wo aus aerodynamischer Sicht Luftstrom verdichtet sich mit einem entsprechenden Anstieg der Windgeschwindigkeit und des Drucks.

Vergessen Sie Ihre Nachbarn in der Nähe. Ihre Gärten und zwei- bis dreistöckigen Villen werden Ihr Blut großartig „trinken“ und den Rückenwind jedes Mal blockieren. Sowie benachbarte Waldplantagen.

Die gleichen industriellen Windmühlen stehen nicht direkt nebeneinander, sondern sind diagonal montiert. Jeder weitere sollte den vorherigen nicht überdecken.

Preis pro 1 kW Leistung

4. Grund – hoher Preis. Lassen Sie sich nicht von den Preisen der Verkäufer in Preislisten täuschen. Sie zeigen nie die tatsächlichen Kosten der gesamten benötigten Ausrüstung an.
Multiplizieren Sie daher die Preise immer mit 2, auch wenn Sie sich für sogenannte Fertigbausätze entscheiden.

Aber das ist noch nicht alles. Vergessen Sie nicht die Betriebskosten, die bis zu 70 % der Kosten von Windkraftanlagen ausmachen. Versuchen Sie, den Generator in der Höhe zu reparieren oder den Mast jedes Mal zu zerlegen und wieder zusammenzubauen.

Vergessen Sie nicht, die Batterie regelmäßig auszutauschen. Erwarten Sie daher nicht, dass eine Windmühle Sie 1 Dollar pro 1 kW Strom kosten kann.

Wenn man alle tatsächlichen Kosten berechnet, stellt sich heraus, dass jedes Kilowatt Leistung eines solchen Windgenerators mindestens 5 Dollar kostet.

Amortisationszeit und Sparberechnung

Der fünfte Grund ist untrennbar mit den ersten vier verbunden. Dies ist die Amortisationszeit.

Für Ihre individuelle Windanlage beträgt dieser Zeitraum NIEMALS.

Die Kosten für eine Windmühle, einen Mast und zusätzliche Ausrüstung für hochwertige 2-Kilowatt-Modelle belaufen sich auf durchschnittlich 200.000 Rubel. Die Produktivität solcher Anlagen beträgt 100 bis 200 kW pro Monat, nicht mehr. Und das bei gutem Wetter.

Selbst Niederschläge reduzieren die Leistung von Windkraftanlagen. Regen um 20 %, Schnee um 30 %.

Ihre gesamten Ersparnisse belaufen sich also auf 500 Rubel. In 12 Monaten Dauerbetrieb, es wird noch etwas mehr kommen - 6 Tausend.

Aber wenn Sie sich an die anfänglichen Ausgaben von 200.000 erinnern, dann werden Sie es in zweiunddreißig Jahren zurückbekommen!

Und das alles ohne Berücksichtigung der Betriebskosten. Und wenn Sie sich das vorstellen durchschnittliche Laufzeit Die Lebensdauer einer guten Windmühle beträgt etwa 20 Jahre, es stellt sich also heraus, dass sie vollständig und unwiderruflich kaputt geht, bevor sie ihre Gewinnschwelle erreicht.

Gleichzeitig wird ein 2-Kilowatt-Gerät Ihren Bedarf nicht zu 100 % decken. Maximal um ein Drittel! Wenn Sie alles komplett damit verbinden möchten, dann nehmen Sie ein 10-Kilowatt-Modell, nicht weniger. An der Amortisationszeit ändert sich dadurch nichts.

Aber hier wird es völlig andere Abmessungen und Gewichte geben.

Und die einfache Befestigung an einem Rohr durch den Dachboden Ihres Daches wird definitiv nicht funktionieren.

Einige sind jedoch immer noch davon überzeugt, dass ein Windgenerator aufgrund der endlos steigenden Strompreise eines Tages rentabel sein wird.

Wann sollte man eine Windmühle kaufen?

Natürlich wird Strom jedes Jahr teurer. Vor 10 Jahren war der Preis beispielsweise 70 % niedriger. Lassen Sie uns ungefähre Berechnungen anstellen und die Aussichten für die Gewinnschwelle der Windkraftanlage unter Berücksichtigung der stark gestiegenen Stromkosten ermitteln.

Wir werden einen 2-kW-Generator in Betracht ziehen.

Wie wir bereits herausgefunden haben, belaufen sich die Kosten für ein solches Modell auf etwa 200.000. Unter Berücksichtigung aller zusätzlichen Kosten müssen Sie diese jedoch mit zwei multiplizieren. Das Ergebnis wird mindestens 400.000 Rubel betragen. Kosten, bei einer Lebensdauer von zwanzig Jahren.

Das heißt, in einem Jahr sind es 20.000. Tatsächlich wird das Gerät in diesem Jahr maximal 900 kW liefern. Aufgrund des Koeffizienten installierte Kapazität(bei kleinen Windkraftanlagen sind es nicht mehr als fünf Prozent), in einem Monat erzeugen Sie 75 kW.

Selbst wenn wir der Einfachheit halber 1000 kW pro Jahr annehmen, belaufen sich die Kosten für 1 kW/h aus einer Windkraftanlage für Sie auf 20 Rubel. Selbst wenn wir davon ausgehen, dass der Preis für Strom aus Wärmekraftwerken um das Vierfache steigen wird, wird dies nicht morgen und auch nicht in 5 Jahren passieren.

Welche Windkraftanlagen Sie wählen sollten

Nun, für diejenigen, die weit entfernt von Umspannwerken und 0,4-kV-Freileitungen wohnen, lohnt es sich, die leistungsstärksten Windkraftanlagenmodelle zu kaufen, die Sie sich leisten können. Da Sie nicht mehr als 15 % der auf den Bildern angegebenen Leistung erhalten.

Eine andere Kategorie von Verbrauchern entscheidet sich zu Recht nicht für chinesische Fabrikmodelle, sondern bevorzugt im Gegenteil selbstgebaute Windmühlen von autodidaktischen Handwerkern. Das hat auch seine Vorteile.

Die Erfinder solcher Geräte sind größtenteils kompetente und verantwortungsbewusste Menschen. Und in fast 100 % der Fälle können Sie die Installation problemlos an uns zurücksenden, wenn etwas schief geht oder eine Reparatur erforderlich ist. Damit wird es sicherlich keine Probleme geben.

In industriellen chinesischen Windmühlen, Aussehen Natürlich ist es schöner. Und wenn Sie sich dennoch für den Kauf entscheiden, führen Sie direkt nach der Prüfung mit einer Bohrmaschine vorbeugende Reparaturen durch und ersetzen Sie chinesisches Altmetall durch Lager mit hochwertigem Schmiermittel.

Wenn Sie große Nistplätze für Vögel in der Nähe haben, kann die Anschaffung eines zusätzlichen Messersatzes nicht schaden.

Manchmal bleiben Küken in der sich drehenden „Minimühle“ hängen. Kunststoffklingen brechen und Metallklingen verbiegen sich.

Abschließen möchte ich mit der Weisheit jener Benutzer, die sich nicht alle Argumente angehört haben und mit allen oben beschriebenen Problemen konfrontiert waren. Denken Sie daran: Die teuerste Wetterfahne für ein Zuhause ist ein Windgenerator!

Die neu geschaffene Windkraftanlage gehört zu den erneuerbaren Energiequellen in Form vertikaler Axialwindkraftanlagen (internationale Abkürzung VAWT) vom Karusselltyp.

IN moderne Welt auf erneuerbare Energiequellen, einschließlich Windkraft, angewiesen. Es überwiegen Propellerwindgeneratoren mit horizontaler Drehachse. Solche Generatoren erfordern leistungsstarke Stütztürme und Übersetzungsgetriebe, was die Amortisationszeit verlängert. Darüber hinaus sind solche Geräte starke niederfrequente Lärmquellen. Diese Umstände schränken den Kreis der Käufer ein und zwingen sie, nach einer Alternative zu herkömmlichen Windkraftgeneratoren zu suchen.

Bei der neu geschaffenen Windkraftanlage handelt es sich um erneuerbare Energiequellen in Form vertikaler Axialwindkraftanlagen (internationale Abkürzung VAWT) vom Karusselltyp.

Der Vorteil vertikaler Rotoren liegt vor allem in der kürzeren Amortisationszeit und auch in der Tatsache, dass sie den Betrieb in einem breiten Windgeschwindigkeitsbereich ermöglichen. Während Rotoren mit horizontaler Achse ab einer bestimmten maximalen Windgeschwindigkeit in einen schützenden Modus der Autorotation überführt werden, ist deren Überschreitung mit einer Zerstörung der Struktur verbunden.

In diesem Modus ist der Propeller vom Multiplikator und dem Generator getrennt und es wird kein Strom erzeugt. Und Rotoren mit vertikaler Achse erfahren bei gleicher Windgeschwindigkeit eine deutlich geringere mechanische Belastung als Rotoren mit horizontaler Achse. Letztere erfordern zudem teure Windorientierungssysteme.

Während Rotoren mit vertikaler Achse in jeder Windrichtung betrieben werden können. Ein weiterer Vorteil vertikaler Rotoren ist ihre geringe Geräuschentwicklung und die Möglichkeit, sie in städtischen Gebieten, auch auf Gebäudedächern, zu installieren.

Innerhalb dieses Projekts Es wurde ein grundlegend neuer Ansatz für die Konstruktion vertikaler Windkraftgeneratoren vorgeschlagen. Es basiert auf der Verwendung eines niedrig montierten, langlebigen Rotors, an dessen Umfang viele Segel – Flügel – befestigt sind.

Der Rotor ist mit Stützstreben des Fahrgestells mit Rädern ausgestattet, wodurch er sich um eine feste Achse drehen kann und dank der Fahrgestellräder eine stabile Position auf dem Fundament hat. Viele Segelflügel erzeugen aufgrund aerodynamischer Kräfte ein großes Drehmoment. Was bedeutet dieses Design Rekordleistungsdichte. Der Rotordurchmesser kann 10 Meter betragen.

Gleichzeitig ist es möglich, an einem solchen Rotor Flügel mit einer Fläche von mehr als 200 Quadratmetern zu installieren, wodurch bis zu hundert Kilowatt Strom erzeugt werden können. Darüber hinaus ist das Gewicht solcher Geräte so gering, dass sie auf den Dächern von Gebäuden installiert werden können und diese so autark mit Strom versorgen können. Oder es ist möglich, einen großen Bauernhof in der Steppe mit Strom zu versorgen, wo es keine Stromleitung gibt. Durch die Replikation solcher Einheiten kann die Leistung auf einen beliebig großen Wert gesteigert werden. Das heißt, durch die Installation vieler Windkraftanlagen des gleichen Typs erreichen wir die benötigte Leistung.

Bei der Internetüberwachung wurde ein amerikanisches Unternehmen identifiziert, das VAWT für Privathaushalte, Tankstellen für Elektrofahrzeuge sowie für das US-Verteidigungsministerium herstellt (elektronische Ressource http://www.vortexis.com/vortexis-engineering.html).

Obwohl die amerikanische VAWT im Aussehen unserer Turbine vage ähnelt, gibt es die folgenden grundlegenden Unterschiede:

1. Das Analog dreht sich innerer Teil V.A.W.T. Und der äußere Teil ist der Stator (feste Leitschaufel). Das gesamte System des vorgeschlagenen Objekts ist ein einzelner Rotor. Es besteht jedoch die Möglichkeit, unsere Turbine zusätzlich mit Statorebenen – Windkonzentratoren – auszustatten.

2. Da die Leistung vom Drehmoment abhängt, das direkt proportional zum Radius des Rotors ist, hat unsere Turbine bei sonst gleichen Bedingungen einen größeren Radius (bei gleichen Abmessungen).

3. Unsere Turbine enthält im Gegensatz zu ihrem Gegenstück ein horizontales Laufrad, das dem aufsteigenden Wirbel im Rotor Energie entzieht.

4. Das Analogon hat keine geneigten Flügel. Unser System hat sie in Mengen von 9 bis 18. Diese Flügel haben, wie ein Vergleich des alten Modells mit neun Flügeln und des neuen mit doppelt so vielen Flügeln zeigt, eine Leistungssteigerung von 10 %.

5. Das besagte Unternehmen kann keine großen VAWTs herstellen. Der Antragsteller entwirft eine Turbine mit einer Leistung von bis zu 50...80 kW, was eineinhalb Größenordnungen über der Leistung des beschriebenen Analogons liegt.

Was die technische Effizienz betrifft. Unser Prototyp mit einer Blatthöhe von 800 mm und einer Querabmessung von 800 mm entwickelte bei einer Windgeschwindigkeit von 11 m/s eine mechanische Leistung von 225 W (bei 75 U/min). Gleichzeitig befand es sich in einer Höhe von weniger als einem Meter über der Erdoberfläche. Laut der Ressource http://www.rktp-trade.ru wird eine vergleichbare Leistung (300 W) von einer fünfflügeligen vertikalen Windkraftanlage entwickelt, die auf einem sechs Meter hohen Mast installiert ist, und es sind fünf 1200-mm-Blätter auf einem Mast installiert Gesamtdurchmesser von 2000 mm.

Das heißt, wenn wir davon ausgehen, dass die vom Wind überstrichenen Flächen der verglichenen Windmühlen gleich sind, stellt sich heraus, dass der Prototyp 2,5 bis 3 Mal energieeffizienter ist als die bekannte Windmühle, wenn man die Tatsache berücksichtigt, dass der Wind in der Nähe der Windmühle weht Der Boden ist aufgrund seiner Nähe zur Grenzfläche schwächer und weist einen ausgeprägten turbulenten Charakter auf. Da wir wissen, dass das beschriebene Analogon einen Windenergienutzungsfaktor (WEC) von 0,2 hat, können wir den WEC-Prototyp auf 0,48 schätzen, was viel höher ist als der von VAWTs vom Typ Savonius und Daria und der besten Welt entspricht Standards horizontal – Axialwindgeneratoren.

Gleichzeitig sind der Materialverbrauch und die Kosten des Prototyps unvergleichlich niedriger als bei propellermontierten Windkraftanlagen mit Windausrichtungsmechanismen und einem hoch montierten Leistungsmodul mit einem teuren Planetenübersetzungsgetriebe.

Eine vergleichende Bewertung der Effizienz von Windkraftrotoren verschiedener Typen ist unten in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle1

Rotortyp	Position der Rotationsachse	Windenergie-Nutzungsfaktor (WEUR)	Quelle	Notizen
Savonius-Rotor	Vertikal	0,17	R.A. Janson. Windkraftanlagen. Herausgegeben von M.Zh. Osipova. M.: Verlag MSTU im. N.E. Bauman, 2007, S. 23, Abb. 13	Vor etwa achtzig Jahren entwickelt, Diagramm - Abb. 7 (e) auf Seite 17 der genannten Quelle
N-Darye-Rotor mit weit auseinander liegenden Blättern	Vertikal	0,38	Ebenda.	Vor etwa einem Jahrhundert entwickelt, Diagramm - Abb. 7 (a) auf Seite 17 der genannten Quelle
Widerstand gegen mehrere Klingen	Vertikal	0,2	Dort sowie ein bestimmtes kommerzielles Produkt auf der Website http://www.rktp-trade.ru	Zu diesem Typ gehört auch der in Astana weithin bekannte Bolotov-Rotor.
Doppelblattpropeller	Horizontal	0,42	Ebenda.	Der heute weltweit am weitesten verbreitete Windkraftanlagentyp
Der Rotor unserer Turbine (ehemals N-Darier, aber mit dicht geschlossenen Schaufeln, auf denen geneigte Flügel und ein horizontales Laufrad installiert sind)	Vertikal	0,48…0,5	Feldmessungen der Windgeschwindigkeit mit einem Anemometer, des Rotordrehmoments mit einem Dynamometer, der Rotorumdrehungen mit einem Drehzahlmesser	Kiew wird durch indirekte Methoden bestimmt. Am zu erwerbenden Stromgenerator ist eine direkte Messung der elektrischen Leistung erforderlich.

Somit ist das vorgeschlagene Objekt nicht nur neu und nicht offensichtlich, sondern entspricht auch den besten internationalen Standards für Kiew und übertrifft die internationalen Standards in Bezug auf die damit verbundenen Kosten und die Amortisationszeit.

Zukünftig ist geplant, ein Pilotmuster in Originalgröße zu entwerfen, herzustellen und zu testen. Es ist geplant, nach der Fehlerbehebung des Pilotmodells die Massenproduktion solcher Anlagen zu etablieren, wobei solche Anlagen in nicht elektrifizierten Gebieten installiert werden sollen ländliche Gebiete und Neubauten in Städten. veröffentlicht

Die Windenergie entwickelt sich weltweit aktiv weiter, und es ist seit langem kein Geheimnis mehr, dass dies eine davon ist die vielversprechendsten Richtungen alternative Energie im Moment. Bis Mitte 2014 betrug die Gesamtkapazität aller weltweit installierten Windkraftanlagen 336 Gigawatt, und die größte und leistungsstärkste vertikale Dreiblatt-Windkraftanlage, Vestas-164, wurde Anfang 2014 in Dänemark installiert und in Betrieb genommen. Seine Leistung erreicht 8 Megawatt und die Blattspannweite beträgt 164 Meter.

Trotz der seit langem etablierten Technologie zur Herstellung von Rotorblattturbinen und Windkraftanlagen im Allgemeinen streben viele Enthusiasten danach, die Technologie zu verbessern, ihre Effizienz zu steigern und negative Faktoren zu reduzieren.

Bekanntlich ist der Energienutzungskoeffizient der Windströmung y in Best-Case-Szenario 30 % erreicht, sind sie ziemlich laut und stören das natürliche Wärmegleichgewicht der umliegenden Gebiete, wodurch die Temperatur der Bodenluftschicht nachts ansteigt. Sie sind auch für Vögel sehr gefährlich und nehmen große Gebiete ein.

Welche Alternativen gibt es? Tatsächlich kennt die Kreativität moderner Erfinder keine Grenzen und ist anders alternative Möglichkeiten viele wurden erfunden.

Werfen wir einen Blick auf die fünf ungewöhnlichsten und bemerkenswertesten alternativen Windkraftanlagendesigns der Branche.

Seit 2010 entwickelt das am Massachusetts Institute of Research gegründete amerikanische Unternehmen Altaeros Energies eine neue Generation von Windgeneratoren. Neuer Typ Windgeneratoren sind für den Betrieb in Höhen von bis zu 600 Metern ausgelegt, wo herkömmliche Windgeneratoren einfach nicht hinkommen. In so großen Höhen wehen ständig die stärksten Winde. starke Winde, die 5-8 mal stärker sind als Winde in der Nähe der Erdoberfläche.

Der Generator ist eine aufblasbare Struktur, ähnlich einem mit Helium aufgeblasenen Luftschiff, in der eine dreiflügelige Turbine auf einer horizontalen Achse installiert ist. Ein solcher Windgenerator wurde 2014 in Alaska in einer Höhe von etwa 300 Metern gestartet, um ihn 18 Monate lang zu testen.

Die Entwickler behaupten, dass diese Technologie Strom zu Kosten von 18 Cent pro Kilowattstunde produzieren wird, was der Hälfte der üblichen Kosten für Windkraft in Alaska entspricht. In Zukunft könnten solche Generatoren durchaus ersetzt werden Dieselkraftwerke, sowie Anwendung in Problembereichen finden.

Zukünftig wird dieses Gerät nicht nur ein Stromgenerator sein, sondern auch Teil einer Wetterstation und bequeme Mittel Bereitstellung des Internets in Gebieten fernab der entsprechenden Infrastruktur.

Nach der Installation erfordert ein solches System keine Anwesenheit von Personal, nimmt keine große Fläche ein und ist nahezu geräuschlos. Es kann ferngesteuert werden und erfordert Wartung nur einmal alle 1-1,5 Jahre.

Noch etwas interessante Lösung In den Vereinigten Arabischen Emiraten wird ein ungewöhnliches Windkraftanlagendesign umgesetzt. Unweit von Abu Dhabi entsteht die Stadt Madsar, in der ein eher ungewöhnliches Windkraftwerk gebaut werden soll, das von den Entwicklern „Windstalk“ genannt wird.

Der Gründer des New Yorker Designunternehmens Atelier DNA, das den Entwurf für dieses Projekt entwickelt, sagte, dass die Hauptidee darin bestand, ein kinetisches Modell in der Natur zu finden, das zur Stromerzeugung dienen könnte, und ein solches Modell wurde gefunden. 1203 Stängel aus Kohlefaser, jeweils etwa 55 Meter hoch, mit Betonfundamente 20 Meter breit, werden im Abstand von 10 Metern zueinander installiert.

Die Stiele werden mit Gummi verstärkt und haben an der Basis eine Breite von etwa 30 cm und an der Spitze eine Verjüngung auf 5 Zentimeter. Jeder dieser Stiele enthält abwechselnd Schichten aus Elektroden und Keramikscheiben aus piezoelektrischem Material, das erzeugt elektrischer Strom wenn es Druck ausgesetzt ist.

Wenn sich die Stängel im Wind wiegen, werden die Scheiben zusammengedrückt und erzeugen so einen elektrischen Strom. Kein Lärm von Windturbinenblättern, keine Vogelopfer, nichts als Wind.

Die Idee entstand, als man das Schwanken des Schilfs im Sumpf beobachtete.

Das Windstalk-Projekt von Atelier DNA belegte den zweiten Platz im von Madsar gesponserten Land Art Generator-Wettbewerb, bei dem aus einem internationalen Teilnehmerfeld das beste Kunstwerk ausgewählt wurde, das Energie aus erneuerbaren Quellen erzeugen könnte.

Die Fläche dieser ungewöhnlichen Windkraftanlage wird 2,6 Hektar umfassen und die Leistung wird der eines herkömmlichen Windgenerators auf ähnlicher Fläche entsprechen. Das System ist effizient, da es keine Reibungsverluste gibt, die herkömmliche mechanische Systeme aufweisen.

An der Basis jedes Vorbaus befindet sich ein Generator, der das Drehmoment des Vorbaus mithilfe eines Systems aus Stoßdämpfern und Zylindern umwandelt, ähnlich dem in Cambridge, Massachusetts, entwickelten Levant Power-System.

Da der Wind nicht konstant weht, soll ein Energiespeichersystem zum Einsatz kommen, sodass die angesammelte Energie auch bei Windstille genutzt werden kann, erklären die am Projekt beteiligten Mitarbeiter.

An der Spitze jedes Stiels befindet sich ein LED-Licht, dessen Helligkeit direkt von der Stärke des Windes und der gerade erzeugten Strommenge abhängt.

Windstalk arbeitet mit einer chaotischen Schaukelbewegung, wodurch die Elemente viel näher beieinander platziert werden können, als dies bei herkömmlichen Rotorblatt-Windgeneratoren möglich ist.

Ein ähnliches Projekt, Wavestalk, wird entwickelt, um die Energie von Meeresströmungen und Wellen umzuwandeln, während ein ähnliches System unter Wasser auf dem Kopf stehen würde.

Das von Saphon Energy aus Tunesien entwickelte Projekt ist wie Windstalk ein blattloser Windgenerator, diesmal jedoch in Segelform.

Dieser stille Generator in Form einer Satellitenschüssel wird Saphonian genannt. Es hat keine rotierenden Teile und ist für Vögel völlig ungefährlich. Das Generatorsieb bewegt sich unter dem Einfluss des Windes hin und her und erzeugt Vibrationen im Hydrauliksystem.

Ziel des Projekts ist es, die Leistung von Windgeneratoren hinsichtlich der Nutzung der Windströmung zu verbessern. Der Wind wird buchstäblich in ein Segel eingespannt, das sich unter seinem Einfluss hin und her bewegt, während es keine Blätter, keinen Rotor, keine Zahnräder gibt. Durch dieses Zusammenspiel kann mithilfe von Kolben mehr kinetische Energie in mechanische Energie umgewandelt werden.

Energie kann in Hydrospeichern gespeichert oder über einen Generator in Strom umgewandelt werden, oder mit seiner Hilfe kann ein Mechanismus in Rotation versetzt werden. Wenn herkömmliche Windgeneratoren einen Wirkungsgrad von 30 % haben, leistet dieser Segelgenerator 80 %. Seine Effizienz übertrifft die von Blattwindmühlen um das 2,3-fache.

Durch den Verzicht auf teure Komponenten, wie sie bei einer Windkraftanlage der Fall sind (Flügel, Naben, Getriebe), werden bei Saphonian die Ausrüstungskosten um bis zu 45 % gesenkt.

Die aerodynamische Form des Saphonian hat den Vorteil, dass turbulente Windströmungen kaum Auswirkungen auf den Segelkörper haben und die aerodynamische Kraft nur erhöht wird. Turbulenzen sind der Grund, warum Windkraftanlagen in städtischen Gebieten nicht eingesetzt werden, aber Saphonian kann dort auch eingesetzt werden. Darüber hinaus werden schädliche akustische und vibrationsbedingte Faktoren minimiert. Saphon Energy erhielt von KPMG eine Auszeichnung für seine Bemühungen bei der Entwicklung von Innovationen.

Ein weiterer sehr revolutionärer Ansatz zur Nutzung der Windenergie wurde bereits 2008 von einem begeisterten Erfinder aus Kalifornien umgesetzt. Große Windgeneratoren für Kleinstädte haben eine Größe von 30 Etagenhaus, und ihre Rotorblätter erreichen die Größe der Flügel einer Boeing 747.

Diese riesigen Generatoren produzieren sicherlich viel Strom, aber die Herstellung, der Transport und die Installation solcher Systeme sind aufwendig und teuer. Trotzdem wächst die Branche jedes Jahr um mehr als 40 Prozent. Genau das dachte sich Doug Selsam aus Kalifornien, bevor er sich sein ehrgeiziges Ziel setzte. Er kam zu dem Schluss, dass es durchaus möglich sei, mit weniger Materialien mehr Energie zu gewinnen.

Durch die Installation eines Dutzend oder mehrerer Dutzend kleiner Rotoren auf einer einzelnen Welle, die mit einem einzelnen Generator verbunden war, erreichte Doug schließlich sein Ziel. Er schloss ein Ende der langen Welle an einen Generator an und ließ das andere Ende mit Heliumballons in die Höhe steigen. Das System funktionierte wie erwartet.

Doug las in Lehrbüchern, dass eine Einschneckenturbine ausreichte, um das Maximum herauszuholen, aber Doug hatte seine Zweifel. Er dachte anders: Je mehr Rotoren, desto mehr Windenergie steht zur Nutzung zur Verfügung.

Wenn jeder Rotor im richtigen Winkel positioniert ist, erhält jeder Rotor seinen eigenen Wind, was die Erzeugungseffizienz erhöht.

Das verkompliziert natürlich die Physik, denn nun mussten wir sicherstellen, dass jeder Rotor seine eigene Strömung auffängt und nicht nur die Strömung des daneben stehenden Rotors. Musste es herausfinden optimaler Winkel für die Welle im Verhältnis zum Wind und den idealen Abstand zwischen den Rotoren. Und am Ende wurden die Gewinne mit weniger Material erzielt.

Im Jahr 2003 erhielt der Erfinder von der California Energy Commission einen Zuschuss in Höhe von 75.000 US-Dollar für die Entwicklung einer 3.000-Watt-Turbine mit sieben Rotoren. Die Herausforderung wurde erfolgreich abgeschlossen und Doug Selsam hat bereits mehr als 20 seiner 2000-Watt-Doppelrotorturbinen an mehrere Hausbesitzer verkauft. Er baute diese Geräte in seiner Vorstadtgarage.

Dougs Idee war eine der wenigen Ideen, die tatsächlich das Potenzial hatten, in der kommerziellen Welt groß rauszukommen. Selsam sagt, die beiden Rotoren seien nur der Anfang. Wahrscheinlich wird es eines Tages sehen, wie sich seine Turbinen mit mehreren Rotoren eine Meile über den Himmel erstrecken.

Archimedes, dessen Büro sich im niederländischen Rotterdam befindet, hat sein Konzept ungewöhnlicher Windkraftanlagen entwickelt, die direkt auf den Dächern von Wohngebäuden installiert werden können.

Laut den Autoren des Projekts kann ein effektives geräuscharmes Design voll und ganz sorgen kleines Haus Strom, und ein Komplex solcher Generatoren kann in Verbindung damit die Abhängigkeit eines großen Gebäudes von externen Stromquellen vollständig auf Null reduzieren. Die neuen Windkraftanlagen heißen Liam F1.

Eine kleine Turbine mit einem Durchmesser von 1,5 Metern und einem Gewicht von etwa 100 Kilogramm kann an jeder Wand oder jedem Dach eines Wohngebäudes installiert werden. Typischerweise beträgt die Höhe von Terrassendächern 10 Meter und der Wind weht im Land fast immer aus Südwest. Diese Voraussetzungen reichen aus, um die Turbine richtig auf dem Dach zu platzieren und die Windenergie effektiv zu nutzen.

Hier werden zwei Probleme herkömmlicher Windkraftanlagen gelöst: der Lärm herkömmlicher Turbinen mit Rotorblättern und die hohen Kosten für die Installation sperriger Geräte. Bei herkömmlichen Windgeneratoren amortisieren sich die Installationskosten oft nicht. Der Geräuschpegel der Liam-Turbine beträgt etwa 45 dB und ist damit sogar leiser als das Regengeräusch (das Regengeräusch im Wald beträgt 50 dB).

Die Turbine hat die Form eines Schneckenhauses und dreht sich wie eine Wetterfahne im Wind, fängt den Luftstrom ein, verringert seine Geschwindigkeit und ändert die Richtung. Firmenchef Marinus Miremeta behauptet, dass der Wirkungsgrad der innovativen Turbine 80 % des theoretisch möglichen Maximalwirkungsgrads der Windenergie erreicht. Und das reicht schon völlig aus.

In den Niederlanden verbraucht eine durchschnittliche Familie 3.300 kWh elektrische Energie pro Jahr. Nach Angaben der Entwickler kann die Hälfte dieser Energie von einer Liam F1-Turbine bei einer Windgeschwindigkeit von mindestens 4,5 m/s bereitgestellt werden.

Sie können drei solcher Turbinen an den Spitzen eines Dreiecks auf dem Dach eines Hauses platzieren, dann wird jede der Turbinen mit Wind versorgt und sie stören sich nicht gegenseitig, sondern helfen sich gegenseitig.

Wenn wir reden darüber Zur Installation in einer Stadt, in der turbulente Strömungen auftreten, schlägt der Hersteller vor, auf Stadtdächern installierte Windgeneratoren leicht anzuheben und auf Masten zu montieren, damit die Wände benachbarter Häuser die Windströmungen nicht beeinträchtigen.

Die geschätzten Kosten für die neue Turbine inklusive Installation belaufen sich auf 3.999 Euro. Da das Gerät größer als ein Meter ist, kann für die Nutzung daher allenfalls eine Sondergenehmigung erforderlich sein Extremfall Das Unternehmen produziert auch Mini-Liam-Turbinen mit einem Durchmesser von 0,75 Metern.

Hersteller planen, ihre Turbinen nicht nur zur Stromversorgung von Wohn- und Wohngebäuden einzusetzen Industriegebäude, aber auch zur Stromversorgung von Seeschiffen.

Wie Sie sehen, haben die Hersteller von Windgeneratoren viele interessante Alternativen.

Details Veröffentlicht am 24.09.2014 01:28

Windkraftanlagen schweben in der Luft, einige drehen sich horizontal, andere vertikal. Manche sind leichter als Luft, andere wiederum sind majestätisch in die Wolkenkratzer von Gebäuden integriert. Die Vielfalt der Windkraftanlagen-Designs um uns herum ist einfach atemberaubend. Wo immer der Wind weht, kann ein einzigartig konstruierter Windgenerator zur Stromerzeugung installiert werden.

Sie können sich mit dem Design einer traditionellen Windkraftanlage vertraut machen.

Nachfolgend finden Sie eine Auswahl von Fotos der spektakulärsten und wirklich ehrgeizigsten Windkraftprojekte des dritten Jahrtausends.

MagLev – Magnetschwebe-Windkraftanlage

MadLev ist eine Magnetschwebebahn, die ein Gigawatt Strom erzeugen kann (genug, um 750.000 Haushalte mit Strom zu versorgen) und saubere Energie für einen Cent pro Kilowattstunde liefert.

Magnetische Levitation ist sehr effektive Methode Windenergie einfangen. Turbinenschaufeln sind aufgehängt Luftkissen, und die Energie wird mit minimalen Verlusten an Lineargeneratoren geleitet. Der große Vorteil der Magnetschwebebahn besteht darin, dass sie die Wartungskosten senkt und die Lebensdauer des Generators erhöht. Der Hersteller behauptet, dass sie weniger Landfläche benötige als Hunderte herkömmlicher Turbinen. Die MagLev-Windkraftanlage wurde 1981 von Ed Mazur erfunden. In China gibt es bereits mehrere MagLev-Windkraftanlagen.

MARS.

M.A.R.S ist ein interessantes Gerät, das Windenergie (ähnlich einer Windmühle) zur Stromerzeugung nutzen kann. Der Strom wird über einen Draht an einem Stahlseil zur Erde übertragen.

Da M.A.R.S mit Helium gefüllt ist, kann es viel höher fliegen als andere Windkraftanlagen, die für höhere Windgeschwindigkeiten positioniert sind. Die Produktion des Geräts mit einer Leistung von 4,0 kW hat bereits begonnen.

Schraubenwindkraftanlage

Spiralstrukturierte Windkraftanlagen - moderne Technologie Windmühlen. Diese erstaunlichen Geräte ersetzen die üblichen langen Klingen. Die neuen Windmühlen funktionieren auf die gleiche Weise wie die alten, verfügen jedoch über ein einzigartiges Design, das dazu beitragen wird, Windenergie effizienter umzuwandeln.

LoopWing

LoopWing ist ein experimenteller Windgenerator, der in Japan entwickelt wurde. Erstmals auf der Ausstellung 2006 präsentiert. Das Modell E1500 arbeitet vibrationsarm bei einer Windgeschwindigkeit von 16 m/s.

Stadtturbinen - „Stille Revolution“

Viele Menschen glauben, dass Windkraftanlagen die Landschaft ruinieren. Herkömmliche Turbinen eignen sich am besten für weite Freiflächen mit viel Wind. Turbinen auf einer vertikalen Achse, Schraubendesign, sind viel besser für städtische Bedingungen geeignet.

Ein britisches Unternehmen hat eine Baugenehmigung für den Bau einer seiner Windkraftanlagen in der Nähe des Buckingham Palace beantragt.

Die Quiet Revolution-Turbine verfügt über 5 Meter lange Rotorblätter, die bei Windgeschwindigkeiten von nur 5,8 Metern pro Sekunde 10 kWh Energie erzeugen können. Integrierte LEDs in jedem S-Blatt werden verwendet, um Bilder zu erzeugen, während sich die Turbine dreht.

Qualle

Mit einer Höhe von nur 36 cm können Quallen etwa 40 Kilowattstunden pro Monat erzeugen.

Medusa besteht aus folgenden Teilen:

Vertikale Achse der Windkraftanlage

Regler

Asynchrongenerator mit variabler Drehzahl

Quallen können in den entlegensten Gebieten operieren, wodurch die Kosten für den Bau teurer Stromleitungen gesenkt werden. Während der Einsatz von Mikrowindmühlen nichts Neues ist, lassen der Preis von 400 US-Dollar und die Einfachheit des Designs Quallen vielversprechend erscheinen.

Autobahnturbinen

Das neuer Weg Erfassung eines Teils der Energie, die von Fahrzeugen verbraucht wird, die mit hoher Geschwindigkeit auf Autobahnen fahren. Das Projekt wurde an der Arizona State University entwickelt. Die Bewegung von Fahrzeugen, insbesondere von Lastkraftwagen, verursacht Luftturbulenzen, deren Strömung die Turbinen antreibt.

Die Analyse zeigt das bei Fahrgeschwindigkeit Fahrzeug Bei 110 km/h kann jede Turbine 9600 kWh pro Jahr produzieren.