„Вятърни лещи. Мощност от компактна "Fuller Wind Turbine"

И макар че става все по-често срещано да виждате слънчеви панели на покривите, жилищните вятърни турбини все още са доста рядка гледка. Ако базираната в Ротердам технологична компания The Archimedes успее да докаже своята жизнеспособност, домашният пейзаж може скоро да се промени. На 27 май компанията официално представи своята градска вятърна турбина Liam F1, за която твърдят, че има мощност от 80 процента от теоретично възможния максимум. Това е доста смело твърдение, като се има предвид, че повечето търговски вятърни турбини използват средно 25 до 50 процента от техния максимум на технологията.

Турбината тежи 75 кг (165 паунда), има диаметър 1,5 метра (5 фута) и очевидно не прилича на типична вятърна мелница. По форма той наподобява наутилус и винтова помпа, изобретена от древногръцкия математик Архимед от Сиракуза.

Съобщава се, че този форм-фактор води до минимално механично съпротивление, което позволява на турбината да се върти свободно и безшумно - именно шумът от лопатките е основната пречка за инсталиране на турбини върху покривите на сградите. В допълнение, турбината е проектирана да е винаги срещу вятъра за максимална производителност.

Наред с обещанието си, че турбината е в състояние да достигне 80 процента от границата на закона на Бец, Архимед твърди, че Liam F1 генерира средно 1500 киловатчаса енергия годишно, със скорост на вятъра от 5 m/s, което е половината от консумираната мощност средно домакинство. Излишно е да казвам, че ще бъде интересно да видим какво ще кажат независимите тестове. Компанията казва, че е тествала Liam F1 повече от 50 пъти, за да докаже ефективността му и вече е продала 7000 турбини в 14 страни.

Вятърната турбина, според създателите, ще стане много по-ефективна от повечето съществуващи вятърни турбини.

Въпреки това Liam F1 Urban Wind Turbine ще бъде официално наличен за продажба само от 1 юли. Цените обаче вече са известни днес – на официалния сайт на компанията има съобщение, че цената им ще бъде €3999 (около $5450).

Турбина Liam F1 Градска вятърна турбина в действие

"Вятърни лещи" - иновативна разработка на японски учени. Вятърната леща функционира подобно на лупа, с изключение на това, че вместо да фокусира светлината, вятърната леща, която представлява извит навътре пръстен около периметъра на кръга, описан от лопатките на турбината, докато се въртят, фокусира въздушния поток, насочвайки и ускорявайки въздух, когато навлезе в областта на лопатките. . Диаметърът на обектива е 112 метра.

Вятърната леща се състои от входна направляваща дюза, дифузьор и външен ръб. Силните вихрови токове, създадени от дифузора и външния ръб на вятърната леща, образуват зона с ниско налягане извън турбината. Това увеличава разликата в налягането, което позволява повече вятър да бъде насочен към вятърната леща. Повече въздух дава повече енергия. Изследователите твърдят, че този метод е в състояние да увеличи мощността, произведена от вятърната турбина, като същевременно намали шума.

В опит да популяризира идеята за използване на вятърни лещи в открито море, екипът на разработката създаде шестоъгълни плаващи платформи, за да ги поддържа. Платформите могат да се комбинират в структура с форма на пчелен кошер.

Фиг.6.3. вятърни лещи

Поставянето на вятърни лещи на плаващи платформи край бреговете на Япония ще позволи значително увеличаване на производството на електроенергия в близко бъдеще. През март 2011 г. в кампуса на японския университет Кюшу започнаха тестове на "вятърни лещи" - иновативна система от вятърни турбини, които могат да генерират 2-3 пъти повече електроенергия от традиционните вятърни турбини и значително да намалят цената на "вятърното електричество". Тази технология намалява цената на вятъра под цената на ядреното гориво и въглищата без допълнителни субсидии.

Вятърен генератор без остриета

Вятърен генератор без остриета - едно от основните предимства на новостта, според нейните създатели, е възможността да работи в много широк диапазон от скорости на вятъра. Друго предимство е компактността. (фиг. 6.4.)

Ориз. 6.4. 10 kW проба

Необичайна вятърна мелница, според производителя, ще струва една трета по-евтино от класическите вятърни турбини със същия капацитет, а цената на енергията от нова турбина ще бъде сравнима с цената на електричеството от контакт.

Изобретателят на вятърната мелница без остриета, собственикът на патента, е президентът на Solar Aero Хауърд Фулър. Компанията нарича новата централа Fuller Wind Turbine.

Това устройство се основава на донякъде усъвършенствана турбина на Tesla, изобретена през 1913 г.

Tesla Turbine е набор от множество тънки метални дискове, разделени с малки пролуки. Потокът на работния флуид или газ идва от външния ръб на дисковете и преминава през пролуките към центъра, усуквайки и увличайки самите дискове поради ефекта на граничния слой. В центъра потокът излиза през аксиалния отвор.

В турбината на Fuller дисковете са разделени от дистанционери с форма на крило, което подобрява потока и също така създава допълнителен въртящ момент на вала. Самата турбина е монтирана в кутия, която улавя въздуха, за да спусне потока му върху въртящи се дискове.

Компанията изчислява, че вятърната турбина Fuller ще струва около $1,5 за ват изходна мощност при серийно производство, а електричеството от такава централа ще струва на купувача около $0,12 за киловатчас.

Турбината на Fuller без лопатки е създадена от американската компания Solar Aero Research. Според компанията изобретението е компактно и евтино - 1/3 по-евтино от класическите вятърни турбини със същия капацитет.

Вятърната турбина е базирана на модифицирана Турбина на Тесла(Тесла турбина), изобретена през 1913 г. за генериране на енергия от пара или сгъстен въздух. Турбина на Тесла- това е набор от тънки метални дискове, разделени с малки пролуки. Потокът от работния флуид или газ влиза от външния ръб на дисковете и преминава през пролуките към центъра, усуквайки и увличайки самите дискове поради ефекта на граничния слой. В центъра потокът излиза през аксиалния отвор.

В една пълна вятърна турбина (Тесла турбина) дисковете са разделени с дистанционери във формата на крила - това подобрява потока и създава допълнителен въртящ момент на вала. Самата турбина е инсталирана в кутия, която улавя въздуха, за да спусне потока му върху въртящи се дискове.

Каква ще бъде възобновяемата енергия след 10, 20, 100 години?

Сферична слънчева клетка

Представете си, че слънчевите електроцентрали няма да бъдат направени от плоски фотоволтаични панели, а от блестящи стъклени топки. Изглежда много футуристично, нали? Въпреки това, основателят на Rawlemon, архитект Андре Бросел, не се стреми към чисто външен ефект при създаването на своя „сферичен слънчев генератор“. Напълнена с вода стъклена топка концентрира слънчевата светлина върху фотоволтаичните клетки и ви позволява незабавно да увеличите производителността на системата с 35% в сравнение с конвенционалния слънчев панел. Ако „сферата“ е оборудвана с автоматичен тракер, който „проследява“ траекторията на слънцето през деня, тя ще стане още по-ефективна. В същото време устройството се мащабира и в двете посоки – от миниатюрни настолни образци за зареждане на джаджи до слънчеви електроцентрали в индустриален мащаб. Стъклените енергийни топки могат да бъдат монтирани на покривите на къщите и дори интегрирани в стените на сградите. Преди около година Бросел стартира кампания за набиране на средства на Indiegogo за своето изобретение и вече е събрал 230 000 долара, почти двойно повече от сумата, необходима за стартиране на производството. Сега обаче неговата компания Rawlemon има остра нужда от специалисти по микроелектроника, за да доведе разработката до съвършенство.

Слънчеви панели в орбита

През далечната 1966 г. английският писател на научна фантастика Артър К. Кларк в книгата си "Бъдещи характеристики" описва "капани" за слънчевите лъчи, поставени в орбита и предаващи енергия на Земята. Тогава изглеждаше нещо невероятно. И сега, половин век по-късно, технологията придобива реалистична форма. Петият елемент вече говори за успешния експеримент на Mitsubishi Heavy Industries за предаване на 10 kW електричество на 500 метра с помощта на микровълни и за подобен опит на руската държавна корпорация Ростех. Засега преодоляните разстояния са далеч от космическите мащаби. Същите японци обаче твърдят, че догодина ще изведат в орбита първия спътник, предаващ слънчевата енергия на Земята, а до 2025 г. ще създадат пълноценно орбитално енергийно съзвездие.

Космическо "платно", което събира енергията на слънчевия вятър

Производството на електричество от енергията на слънчевата светлина или земния вятър е свършен факт. Нашето осветително тяло обаче служи като източник на друг мощен, но засега безстопан вид енергия - слънчевия вятър. Говорим за поток от мегайонизирани частици, излитащи от слънчевата корона в космоса със скорост 300–1200 km/s. Това нещо е "по-силно от Фауст на Гьоте" и със сигурност по-мощно от потока от фотони, наречен слънчева светлина. Преди няколко години група учени от Вашингтонския държавен университет публикува обширна статия в International Journal of Astrobiology, описваща технологията за събиране на този „слънчев вятър“. Американците предложиха да изстрелят в космоса система от спътници, оборудвани със специални "платна", които привличат йонизирани частици чрез електромагнитно поле. Полето от своя страна се формира около меден проводник с дължина до половин миля. Според учените самите такива спътници ще струват в пъти по-малко, отколкото ако са оборудвани с конвенционални слънчеви панели, тъй като медта е по-евтина от силиция. В същото време производителността на тези самолети би била просто чудовищна – 100 милиарда пъти повече, отколкото цялата ни планета консумира днес. До момента обаче изпълнението на проекта е затруднено от няколко нерешени технически проблема. Първо, изключително трудно е да се изградят и изстрелят слънчеви платна с такъв размер в космоса. Второ, съвременните лазери не позволяват предаване на енергия на толкова големи разстояния.

Вятърен генератор без остриета

Изразът „Новото е добре забравено и леко модифицирано старо“ може напълно да се припише на възобновяемата енергия. Пример за това е вятърната турбина без лопатки, разработена от американската компания Solar Aero Research. В чест на своя създател и ръководител на компанията Хауърд Фулър, тя е наречена Вятърната турбина Фулър. Вятърната турбина е базирана на леко модифицирана турбина на Никола Тесла, въведена още през 1913 г. По едно време Тесла мислеше да „улови“ енергията на входяща течност или газ с помощта на тънки метални дискове, разделени с малки пролуки. Фулър снабди дисковете с дистанционери с форма на крило, което значително увеличи ефективността на системата. Той постави самата турбина в кутия, която улавя въздуха и насочва потока му към дисковете.

Защо турбината Fuller има потенциала да замени традиционните вятърни мелници и да се превърне в бъдещето на вятърната енергия? Има няколко предпоставки за това. Първо, той е напълно безшумен, второ, безопасен е за птиците и накрая, трето, с подобна ефективност е с около една трета по-евтин.

Преобразувател, който събира енергията на бавни токове

Досега хидроенергията остава най-ефективната възобновяема енергия. Той обаче има и редица съществени недостатъци в сегашния си вид. От една страна, затварянето на реките неизбежно се отразява на околната среда. От друга страна, съвременните водни турбини са ефективни при скорости на водата от 5-6 възела, докато скоростта на повечето океански и речни течения не надвишава два възела. Професорът от Мичиганския университет Майкъл Бернитас разработи устройство, наречено VIVACE, което може да "извлича" енергия от бавни течения. Името е любопитно: VIVACE е едновременно музикален термин, който предписва живата природа на музикалното изпълнение, и съкращение за Vortex Induced Vibration for Aquatic Clean Energy (използване на вибрации, причинени от образуването на вихри за производство на енергия от чиста вода). Но още по-любопитен е принципът на действие на устройството. Прототипът е гладък цилиндър, прикрепен към пружина и окачен в поток от вода. Тази форма създава турбуленция, която избутва цилиндъра нагоре и надолу. Механичната енергия на водата се превръща в електричество. Няколко от тези цилиндъра биха били достатъчни за захранване на закотвен кораб, а няколкостотин, закотвени, да речем, на дъното на река, биха могли да захранват цял град. В същото време не би навредил на водната флора и фауна. Според Бернитас, ако поне 0,1% от енергията на Световния океан се овладее с помощта на тази технология, тогава въпросът с електроснабдяването на човечеството ще бъде решен завинаги.

Междувременно ученият с подкрепата на Министерството на енергетиката на САЩ и редица научни фондации тества пилотен проект на река Детройт.