SYSTEM COMPRISING A VERTICAL TURBINE WITH FLOW GUIDES

Suggest an example

Other results

The power station has eight vertical Kaplan turbines with runners 9.3 m in diameter and a maximum capacity of 90 MW each.

Darunta Dam was constructed by Soviet Union (USSR) companies in 1964 and its power station contains three vertical Kaplan turbines (six-blade propeller) with a rated output of 3.85 MW each.

Production of UNLB-Communications and Information Technology Services vertical axis wind turbine to exceed 2.0 megawatts during the 2011/12 budget period

Wind turbines (vertical and horizontal), Components of modular gas turbine-generator set, Gas generator, Diesel generators, Generators petrol.

Two general types of wind turbines exist, named after the direction of their main shaft: horizontal axis wind turbines (HAWT) and vertical axis wind turbines (VAWT).

The wind turbine with a vertical axis of rotation comprises a hollow rotor with blades attached to the shaft thereof, and a drive.

The invention makes it possible to test the turbine without transporting the airship to a testing area, to improve the ecological characteristics of exhaust gas through the increased noise absorption effect, a vertical exhaust pathway and the reduced effect of hazardous substances during the turbine test.

The wind turbine comprises a wind propeller that is fastened to a vertical shaft (1) and is provided with horizontal axes (2, 3) with blades (9, 10, 11, 12) secured thereon.

Ветрогенераторы бытовые

Принцип работы бытовой ветряной электростанции прост: воздушный поток вращает лопасти ротора, насаженного на вал генератора и создает в его обмотках переменный ток. Полученное электричество запасается в аккумуляторах и по мере необходимости расходуется бытовыми приборами. Конечно, это упрощенная схема работы домашнего ветряка. В практическом плане он дополняется устройствами, выполняющими преобразование электричества.

Сразу за генератором в энергоцепочке стоит контроллер. Он преобразует трехфазный переменный ток в постоянный и направляет его на зарядку аккумуляторов. Большинство бытовых приборов не может работать от постоянного тока, поэтому за аккумуляторами ставится другое инвертор для преобразования в переменный ток. Он выполняет обратную операцию: превращает постоянный ток в бытовой переменный напряжением 220 Вольт. Понятно, что эти преобразования не проходят бесследно и забирают от исходной энергии довольно приличную часть (15-20%). Если ветряк работает в паре с солнечной батареей или другим генератором электричества (бензиновым, дизельным), то схема дополняется автоматическим выключателем (АВР). При отключении основного источника тока, он активирует резервный.

Для получения максимальной мощности ветряной генератор должен располагаться вдоль ветрового потока. В простых системах реализуется принцип флюгера. Для этого на противоположном конце генератора закрепляется вертикальная лопасть, разворачивающая его навстречу ветру. В более мощных установках стоит поворотный электромотор, управляемый датчиком направления.

Существует две разновидности ветрогенераторов:

• С горизонтальным расположением ротора.
• С вертикальным ротором.

Первый тип – самый распространенный. Он характеризуется высоким КПД (40-50%), но имеет повышенный уровень шума и вибрации. Кроме этого, для его установки требуется большое свободное пространство (100 метров) или высокая мачта (от 6 метров).

Генераторы с вертикальным ротором энергетически менее эффективны (КПД почти в 3 раза ниже, чем у горизонтальных).

К их преимуществам можно отнести простой монтаж и надежность конструкции. Низкая шумность позволяет ставить вертикальные генераторы на крышах домов и даже на уровне земли. Эти установки не боятся обледенения и ураганов. Они запускаются от слабого ветра (от 1,0-2,0 м/с) в то время, как горизонтальному ветряку нужен воздушный поток средней силы (3,5 м/с и выше). По форме рабочего колеса (ротора) вертикальные ветрогенераторы весьма разнообразны.

Роторные колеса вертикальных ветряков

Благодаря малой частоте вращения ротора (до 200 об/мин), механический ресурс таких установок существенно превышает показатели горизонтальных ветрогенераторов. 

Как рассчитать и подобрать ветрогенератор?

Ветер это не природный газ, качаемый по трубам и не электроэнергия, бесперебойно поступающая по проводам в наш дом. Он капризен и непостоянен. Сегодня ураган срывает крыши и ломает деревья, а завтра сменяется полным штилем. Поэтому перед покупкой или самостоятельным изготовлением ветряка нужно оценить потенциал воздушной энергии в своем районе. Для этого следует определить среднегодовую силу ветра. Эту величину можно узнать в интернете по соответствующему запросу.

Получив вот такую таблицу, находим район своего проживания и смотрим на интенсивность его окраски, сравнивая ее с оценочной шкалой. Если среднегодовая скорость ветра получится меньше 4,0 метров в секунду, то ветряную электростанцию ставить нет смысла. 

Если сила ветра достаточна для установки ветряной электростанции, то можно переходить к следующему шагу: подбору мощности генератора. 

Если речь идет об автономном энергоснабжении дома, то в расчет берут среднестатистическое потребление электроэнергии 1 семьей. Оно находится в диапазоне от 100 до 300 кВт*ч в месяц. В регионах с низким годовым ветропотенциалом (5-8 м/сек) такое количество электричества способен сгенерировать ветряк мощностью 2-3 кВт. При этом следует учитывать, что зимой средняя скорость ветра выше, поэтому выработка энергии в этот период будет больше, чем летом.

Вертикальный ветряк 5кВт Quietrevolution

Вертикально-осевая ветряная установка QR5 британской компании Quietrevolution — один из самых узнаваемых вертикальных ветряков и отличается современным дизайном и внушительными аэродинамическими характеристиками. Данные по производительности ветрогенератора QR5 подтверждены Национальным исследовательским советом в Канаде.

Вертикальный ветряк QR5 это:

Вертикально-осевые ветряные турбины обещают более высокую эффективность

Повышенная эффективность

Слушайте подкаст: Создание цепочки поставок морской ветроэнергетики в США

Повышенная эффективность достигается за счет того, что они получают энергию от ветра.

«Они втягивают немного воздуха, затем дуют воздух», — сказал Цанакис.

Там, где турбины с горизонтальной осью создают воронкообразный след, который тянется как инверсионный след, ветер становится менее турбулентным после того, как проходит мимо турбин с вертикальной осью. Цанакис сравнивает эффект с игрой в футбол на ветру или, возможно, в настольный футбол.«Это похоже на то, как будто они передают воздушный мяч между игроками — каким-то образом это работает гармонично, и у вас есть общая эффективность».

Морские ветряные электростанции

Посмотрите видео по теме: Следующий вызов ветроэнергетики

В Греции, например, существует большая напряженность между правительством и островитянами.Граждане, зависящие от туризма, опасаются, что горизонтальные ветряные электростанции, которые правительство надеется построить, испортят горизонт, поставив бизнес в упадок.

«Если вы разрушите это побережье, этот красивый пейзаж — синее море и голубое небо, — это может повлиять на туристическую индустрию», — сказал Цанакис. «Турбины с вертикальной осью были бы отличным решением для этих островов. На тот же мегаватт они короче по высоте и их не так легко увидеть с берега ».

Они могут занимать в 100 раз меньше места.

Узнайте больше в этой инфографике: Новый глобальный атлас ветроэнергетики

Конечно, отрасль с оборотом в сотни миллиардов долларов вряд ли в одночасье перейдет от зрелого дизайна к радикально новому. «Мы здесь не для того, чтобы все перевернуть и отложить в сторону турбины с горизонтальной осью», — сказал Цанакис. «Мы считаем, что гибридная модель может возродить существующие ветряные электростанции с низкой эффективностью и стать следующим шагом на пути к некоторым будущим перспективам увеличения удельной мощности ветряных электростанций.

И хотя это, несомненно, большой бизнес, возможно, отрасль ветряных турбин менее устойчива к изменениям, чем другие отрасли.

«Мы говорим о климате, энергии, окружающей среде», — сказал Цанакис. «Он выше людей, выше нас — он имеет наибольшее влияние. Мы должны отнестись к этому серьезно и принять меры ».

Майкл Абрамс — писатель, занимающийся разработкой и технологиями, из Вестфилда, штат Нью-Джерси.

Вертикальные турбины — будущее морской ветроэнергетики?

Визуализация концепции морских ветряных турбин с вертикальной осью (VAWT).

Что делает возобновляемые источники энергии настолько захватывающими, так это огромный экономический потенциал новаторских технологических достижений.

Недавнее открытие инженеров Школы инженерии, вычислений и математики Оксфордского Бруксского университета может навсегда изменить конструкцию оффшорных ветряных электростанций. Исследование, проведенное профессором Яковосом Цанакисом, демонстрирует, что глубоководные и прибрежные ветряные турбины могут увеличить выходную мощность на 15%, если традиционные ветровые турбины с горизонтальной осью (HAWT) будут заменены конструкцией ветряных турбин с вертикальной осью (VAWT).В то время как классические ветряные мельницы HAWT вырабатывают энергию со стандартной трехлопастной «вертушкой», VAWT использует более цилиндрическую форму с лопастями, вращающимися вокруг центрального вала.

Анимированное сравнение HAWT и ведущих конструкций VAWT

Основная проблема с обычными ветряными электростанциями HAWT, которые могут насчитывать от 60 до 70 турбин на площади более 1500 акров, заключается в том, что эффективность быстро снижается в задних рядах из-за турбулентности от первых рядов формации.Турбины с вертикальной осью решают эту проблему, создавая меньшую турбулентность, а в некоторых случаях даже повышая эффективность соседних турбин.

В основе их исследования лежит вычислительный анализ потока с использованием 11 500 часов компьютерного моделирования для оптимизации размещения. Они также проанализировали влияние турбулентности, создаваемой ниже по потоку, которая снижает эффективность традиционных HAWT на заднем ряду до 25-30%.

Это открытие требует дальнейшего изучения конденсированных ветряных электростанций, поскольку современные конструкции турбин предназначены для использования в единственном приложении.При установке в непосредственной близости друг от друга рабочие характеристики изменяются, снижая эффективность окружающих турбин из-за турбулентности, создаваемой ветром. Типичная оффшорная турбина от GE огромна, имеет размер 220 м в поперечнике и 248 м в высоту, и в среднем выдает 12–14 МВт мощности, чего достаточно для питания до 12 600 домов.

Текущая мощность ветроэнергетических установок в США составляет 118 ГВт или 8,4% от производства энергии в масштабе коммунальных предприятий. Морская ветровая мощность составляет жалкие 42 МВт во главе с первой оффшорной ветроэлектростанцией на острове Блок, штат Род-Айленд, на долю которой приходится 30 МВт — 1 ГВт составляет 1000 МВт.В дополнение к недавно объявленному проекту Vineyard Wind Project мощностью 800 МВт, датская компания Orsted разрабатывает два проекта Ocean Wind, чтобы обеспечить в общей сложности 2,3 ГВт штату Нью-Джерси.

Первоначальное применение технологии ветряных турбин началось в 1970-х годах с упором на удаленные маломасштабные приложения, такие как исследовательские станции, отключенные от электросети. Самым большим препятствием в развитии конструкций VAWT является отсутствие надлежащей формы аэродинамического профиля и проблемы с тормозными системами, стоимость приводного устройства которых возрастает.Традиционные аэрокосмические приложения послужили источником многолетних исследований и технической базы для создания широко распространенной конструкции «вертушка». На рынке наземных ветряных турбин преобладает стандартная трехроторная конструкция HAWT, но стандартной конструкции для VAWT нет. В недавних инвестициях в морские ветряные электростанции, такие как Vineyard Wind Project, используется типичная конструкция HAWT с тремя роторами, предлагаемая лидером рынка GE, для применения в скальных породах, не подходящих для глубоководных работ.

Остров Блок, Р.I. Морская ветряная электростанция Deepwater Wind на острове Блок, штат Род-Айленд, 14 августа … [+] 2016 г. (Фото Марка Харрингтона / Newsday RM через Getty Images)

Учитывая жестокие и непредсказуемые условия глубоководной воды океана, не говоря уже о весе и балансе ветряной турбины, понятно, что технология, необходимая для установки плавающей турбины, была создана только недавно. Предлагаемое решение было разработано Сандийской национальной лабораторией в сотрудничестве с Министерством энергетики и университетами по всей стране.После проведения первого этапа исследования в рамках гранта в размере 4,1 миллиона долларов в течение 5 лет это решение позволило получить понимание, которое включало снижение приведенной стоимости энергии (LCOE) за счет применения схемы VAWT.

Большая часть первоначальной работы Sandia Labs заключалась в создании моделирования морских ветроэнергетических проектов. Дальнейшие разработки включали улучшение конструкции аэродинамических профилей и механических генераторов, а также совершенствование методов обеспечения безопасной работы турбины в условиях глубокой воды.Исследование проекта завершилось в 2014 году, после чего в 2017 году была опубликована публикация Министерства энергетики с официальными рекомендациями по проектированию.

Все текущие рыночные решения VAWT ориентированы на применение в микросетях и в экстремальных погодных условиях. Они обладают неотъемлемым преимуществом в том, что они могут хорошо работать в стрессовых погодных условиях; турбины могут работать даже в погоду тайфуна, что может быть спасением для глубоководной инфраструктуры океана, такой как нефтяные скважины.

Нации, включая Великобританию и Германию, уже находятся в авангарде производственных мощностей и инвестиций в оффшорную ветроэнергетику. На Британских островах находится первая оффшорная установка мощностью 12 МВт (мегаватт) производства GE, такая же конструкция используется в проекте Vineyard Wind.

Британские интересы связаны с прибрежными морскими приложениями, где условия легко регулируются разработкой HAWT, предлагаемой GE. Американский проект — это ветряная электростанция на Блок-Айленде в трех милях от побережья Род-Айленда, которая вырабатывает 30 МВт из серии блоков, предоставленных GE, которых достаточно для питания 27000 домов.Немногие страны в настоящее время используют глубоководную энергию ветра, поскольку она может стоить вдвое дороже, чем прибрежная альтернатива на основе LCOE.

Offshore wind нашла нишевое применение для производства энергии на море. Одним из самых требовательных клиентов в области морской энергетики является нефтяная промышленность, которая в настоящее время снабжает платформы дизельными электрическими генераторами. Типичная морская нефтяная скважина потребляет 20-30 кубометров (5200-8000 галлонов) в день. Это конкретное приложение позволяет считать конкурентоспособным высокий показатель LCOE, аналогичный оффшорному ветру.

Недавние инвестиции норвежской энергетической компании Equinor в Северное море сосредоточены на обеспечении своих нефтяных платформ ветровой энергией. Предлагаемый проект Hywind Tampen включает 11 плавучих HAWT мощностью 88 МВт, удовлетворяющих более 35% потребности в энергии для серии из пяти морских платформ. Ожидается, что проект Hywind сократит выбросы CO2 на 200 000 тонн в год. Дальнейшие инвестиции в морскую ветроэнергетику могут полностью устранить потребность в дизельном топливе.

В США были небольшие проекты по испытанию конструкций плавучих HAWT.В 2013 году консорциум DeepCwind в сотрудничестве с Университетом штата Мэн установил масштабную модель у побережья штата Мэн. Компания Principle Power из Сиэтла установила свою запатентованную конструкцию Windfloat у западного побережья США для глубоководной установки. В настоящее время компания Principle Power имеет пять действующих блоков и доказала способность их конструкции выдерживать волны до 17 м (55 футов 9 дюймов) и ветер со скоростью 41 м / с (92 мили в час).

Если Соединенные Штаты решат и дальше инвестировать в развитие технологии плавающих турбин VAWT, они могут стать мировым лидером в области глубоководного ветра.После преодоления технических барьеров, созданных материалами и механическими системами, производственные мощности глубоководной ветряной электростанции можно бесконечно масштабировать при использовании правильной технологии. Такие модели, как те, что были созданы командой Университета Оксфорд-Брукс, подтверждают идею замены плавучих нефтяных платформ ветряными турбинами. По иронии судьбы нефтяные гиганты применяют свои глубоководные технологии для разработки первой линии масштабируемых плавучих турбин для глубоководных приложений.

С помощью Шона Морони

более эффективны в крупных ветроэлектростанциях — Университет Оксфорд-Брукс,

Новое исследование Оксфордского университета Брукса показало, что ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT) намного более эффективны в крупномасштабных (оффшорных) ветряных электростанциях, чем традиционные ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT).

Вращаясь вокруг оси, вертикальной к земле, VAWT демонстрируют поведение, противоположное традиционному горизонтальному гребному винту, и увеличивают производительность друг друга, когда они расположены в виде сетки.Согласно исследованию, при попарном использовании вертикальные турбины повышают производительность друг друга до 15%.

Исследовательская группа из Школы инженерии, вычислений и математики (ECM) в Оксфорд-Брукс под руководством профессора Яковоса Цанакиса провела углубленное исследование с использованием более 11 500 часов компьютерного моделирования, чтобы показать, что ветряные электростанции могут работать. более эффективно за счет замены традиционных гребных винтов HAWT на компактные VAWT.

Это первое исследование, в котором всесторонне проанализированы многие аспекты характеристик ветряных турбин, касающиеся угла установки, направления вращения, расстояния между турбинами и количества роторов. Это также первое исследование, в котором выясняется, сохраняются ли улучшения производительности для трех турбин VAWT, установленных в серию.

«Это исследование доказывает, что будущее ветряных электростанций должно быть вертикальным. Турбины ветряных электростанций с вертикальной осью могут быть спроектированы так, чтобы они были намного ближе друг к другу, что повысило их эффективность и, в конечном итоге, снизило цены на электроэнергию », , — сказал профессор Яковос Цанакис . «В долгосрочной перспективе VAWT может помочь ускорить переход наших энергетических систем к« зеленому », так что больше чистой и устойчивой энергии будет поступать из возобновляемых источников».

По словам ведущего автора отчета и выпускника бакалавриата технических наук Йоахима Тофтегаарда Хансена, современные ветряные электростанции — хотя и являются одним из наиболее эффективных способов получения зеленой энергии — имеют один серьезный недостаток: турбулентность, создаваемая в нижнем течении. Когда ветер приближается к переднему ряду турбин, ниже по потоку будет создаваться турбулентность, что отрицательно скажется на работе последующих рядов.

«Другими словами, передний ряд будет преобразовывать примерно половину кинетической энергии ветра в электричество, тогда как в заднем ряду это число уменьшается до 25-30%. Каждая турбина стоит более 2 миллионов фунтов стерлингов за МВт. Мне как инженеру, естественно, пришло в голову, что должен быть более экономичный способ », — сказал Иоахим Тофтегаард Хансен .

Исследование, Численное моделирование и оптимизация пар ветряных турбин с вертикальной осью: подход к масштабированию , было опубликовано в Международном журнале возобновляемых источников энергии (ELSEVIER) .

Вертикальные турбины намного эффективнее в крупных ветряных электростанциях

Исследование, проведенное учеными из Оксфордского университета Брукса, показало, что конструкция вертикальной ветряной турбины значительно более эффективна, чем традиционный форм-фактор в крупномасштабных ветряных электростанциях, и при определенной компоновке может повысить производительность до 15 процентов.

Исследование предполагает, что знакомый теперь вид традиционных винтовых ветряных турбин может быть в конечном итоге заменен видом ветряных электростанций, содержащих более компактные и эффективные вертикальные турбины.

Ветровые турбины с вертикальной осью (VAWT) вращаются вокруг оси, вертикальной к земле, вращаясь как гигантский флюгер и демонстрируя поведение, противоположное горизонтальным турбинам. Хотя в последние годы с вертикальными турбинами были проведены эксперименты и они были усовершенствованы, они еще не используются в промышленных масштабах, как горизонтальные турбины.

Группа исследователей из школы инженерии, вычислений и математики Оксфорд-Брукс провела исследование VAWT с использованием более 11 500 часов компьютерного моделирования, чтобы продемонстрировать, что ветряные электростанции могут работать более эффективно с использованием вертикальных турбин.Исследование показало, что VAWT повышают эффективность друг друга, если расположены в виде сетки; Расположение турбин для достижения максимальной производительности имеет решающее значение при проектировании ветряных электростанций.

Исследование Renewable Energy — первое, в котором проанализировано так много аспектов производительности ветряных турбин — обнаружило, что, когда они установлены попарно, вертикальные турбины повышают производительность друг друга до 15%.

«Это исследование доказывает, что будущее ветряных электростанций должно быть вертикальным», — сказал профессор Яковос Цанакис.«[VAWT] могут быть спроектированы так, чтобы быть намного ближе друг к другу, что повысит их эффективность и, в конечном итоге, снизит цены на электроэнергию. В долгосрочной перспективе VAWT может помочь ускорить переход наших энергетических систем к «зеленому», так что больше чистой и устойчивой энергии будет поступать из возобновляемых источников ».

Великобритания имеет особенно хорошие возможности для использования энергии ветра для производства электроэнергии, и ожидается, что к 2030 году ее мощность по ветроэнергетике почти удвоится. Правительство планирует обеспечить треть от общего объема энергии ветра к концу десятилетия.Полученные результаты являются шагом на пути к созданию более эффективных ветряных электростанций и, в конечном итоге, к замене ископаемого топлива в качестве источников энергии.

Йоахим Тофтегаард, выпускник и ведущий автор отчета, прокомментировал: «Современные ветряные электростанции — один из наиболее эффективных способов получения зеленой энергии. Однако у них есть один серьезный недостаток: когда ветер приближается к переднему ряду турбин, ниже по потоку будет возникать турбулентность. Турбулентность отрицательно сказывается на производительности последующих рядов ».

«Другими словами, передний ряд будет преобразовывать примерно половину кинетической энергии ветра в электричество, тогда как в заднем ряду это число снижается до 25-30 процентов.Каждая турбина стоит более 2 млн фунтов стерлингов / МВт. Мне как инженеру, естественно, пришло в голову, что должен быть более экономичный способ ».

Доктор М. Махак, лектор и соавтор исследования, добавил: «Невозможно переоценить важность использования вычислительных методов для понимания физики потока. Эти типы исследований по проектированию и усовершенствованию составляют лишь небольшую часть стоимости по сравнению с огромным экспериментальным оборудованием для испытаний. Это особенно важно на начальном этапе проектирования и чрезвычайно полезно для отраслей, стремящихся достичь максимальной проектной эффективности и выходной мощности.”

Подпишитесь на электронную рассылку новостей E&T, чтобы получать такие замечательные истории каждый день на свой почтовый ящик.

Плавающий морской ветер обещает использовать турбины с вертикальной осью

Вертикально-осевые ветряные турбины (VAWT), которые долгое время оставались на периферии ветроэнергетики, могут получить новую жизнь на плавучих платформах.

Шведская компания SeaTwirl недавно произвела фурор своим дизайном плавучей морской ветроэнергетики, включая объявление на этой неделе, что она получила патент в Китае, который, как ожидается, через несколько лет станет крупнейшим в мире рынком морской ветроэнергетики.

Патент, также недавно одобренный SeaTwirl в США, касается конструкции, которая позволила бы заменять генератор и корпус подшипника чуть выше поверхности воды на лодке, сокращая затраты на установку и обслуживание и сводя к минимуму время простоя.

Большая часть хрупкого оборудования в стандартных оффшорных ветряных турбинах с горизонтальной осью находится высоко над водой, что делает ремонт более сложным и опасным.

В прошлом месяце SeaTwirl заявила, что заручилась поддержкой оффшорной логистической компании NorSea и бельгийской Colruyt Group для проекта стоимостью 70 миллионов шведских крон (7 миллионов долларов) по строительству 1-мегаваттного прототипа плавучего VAWT.Планируется построить прототип S2 в 2020 году, скорее всего, в Норвегии, сказал GTM генеральный директор SeaTwirl Габриэль Стренгберг.

Множество объявлений SeaTwirl появилось после исследования, проведенного в США в прошлом году Sandia National Laboratories, которое показало, что VAWT может иметь значительный потенциал для снижения стоимости морского ветра на плавучих платформах.

Пятилетнее исследование стоимостью 4,1 миллиона долларов показало, что VAWT потенциально может снизить стоимость плавучих оффшорных ветряных турбин, их установку и обслуживание за счет устранения необходимости в редукторах, высокоскоростных валах, системах рыскания и гондолах, которые подвержены неисправностям.

Но главная привлекательность VAWT по сравнению с ветряными турбинами с горизонтальной осью (HAWT) в оффшорном контексте заключается в том, что они потенциально могут работать с более дешевыми плавучими платформами.

«Для плавучих оффшорных ветроэнергетических установок платформа является самым крупным источником нормированной стоимости электроэнергии», — сказал GTM руководитель исследования д-р Брэндон Эннис из отдела технологий ветроэнергетики Sandia.

«Если у вас немного более дорогой ротор, но существенно снижена стоимость платформы, это может быть преимуществом системы.”

Ожидается, что плавучий морской ветер, хотя он все еще находится в зачаточном состоянии, начнется в 2020-х годах, поскольку его стоимость снизится, а многие из лучших участков для морских ветряных электростанций на мелководье будут израсходованы.

Возможные преимущества перед стандартными турбинами

Большой проблемой для HAWT на плавучих платформах является то, что многие из более тяжелых компонентов турбины, такие как трансмиссия и генератор, находятся высоко над водой.

Это создает большой опрокидывающий момент, который плавучая платформа должна стабилизировать, обычно за счет увеличения массы основания.С VAWT, такими как конструкция Darrieus, изученная в Sandia, все тяжелые компоненты будут располагаться в основании турбины.

Это не только повысит его стабильность, но и упростит и удешевит выполнение технического обслуживания и ремонта.

Еще одним преимуществом VAWT является то, что, в отличие от HAWT, они нечувствительны к изменению направления ветра, когда ветер меняет направление с высотой.

Наконец, согласно Quest Floating Wind Energy, специализированной аналитической компании, VAWT могут помочь преодолеть эффекты следа, связанные с ветряными электростанциями на базе HAWT.

«Промышленность ищет турбины все большего размера, — сказал Эрик Райкерс, директор Quest по развитию рынка и стратегии. «Турбина GE мощностью 12 мегаватт имеет длину 220 метров. Это означает, что плавающие элементы необходимо размещать на расстоянии 1,5 км [друг от друга], что приводит к большим затратам на прокладку кабеля ».

В отличие от этого, по его словам, исследования во Франции показывают, что два VAWT, помещенные на один поплавок, на самом деле улучшат производительность друг друга, уменьшая потребность в кабелях и делая эту технологию хорошим выбором для стесненных условий, таких как озера.

Важно также отметить, что в то время как более крупные HAWT все больше усложняют работу с плавучими фондами, в случае VAWT увеличение размера может улучшить производительность и рентабельность. «В офшоре вы получаете повышенную эффективность апскейлинга», — сказал Эннис.

Сандия подсчитал, что в долгосрочной перспективе приведенная стоимость энергии для VAWT на плавучей платформе может упасть до 110 долларов за мегаватт-час, хотя исследовательская группа не провела аналогичного сравнения с HAWT.

Согласно одному исследованию, проведенному в 2017 году, приведенная стоимость энергии для плавучих морских ветроэнергетических установок с использованием современной технологии HAWT составляет от 180 долларов за мегаватт-час и выше.

Скептицизм сохраняется

Возрастающая конкурентоспособность VAWT в больших размерах звучит как главный аргумент в пользу технологии, но Эннис признал, что это может стать камнем преткновения на практике.

В малых масштабах VAWT исторически не выполнялись так же хорошо, как HAWT, что препятствовало их использованию для крупномасштабного производства электроэнергии.

Это означает, что любая компания, желающая построить VAWT для оффшорного использования, должна будет найти сторонников, готовых взять на себя значительный риск развития и стать большим.

Бруно Гешиер, директор по продажам и маркетингу производителя плавучих фундаментов Ideol, по-прежнему скептически относится к этой концепции. «Потребуются десятилетия и миллиарды, чтобы получить вертикально-осевую турбину мощностью от 12 до 15 мегаватт, готовую к коммерческому развертыванию», — сказал он.

«Горизонтально-осевые [турбины] уже работают в таких размерах и имеют отдачу от опыта и производственных мощностей, с которыми никто не мог сравниться.”

Вертикальные ветряные турбины могут сделать ветряные электростанции более эффективными

Исследование, проведенное Oxford Brookes University, показало, что конструкция вертикальных турбин может сделать большие ветряные электростанции более эффективными. В ходе исследования исследователи сравнили традиционные ветряные турбины с вертикальными турбинами, чтобы определить эффективность центровки. Они обнаружили, что вертикальные турбины были более эффективными, улучшая производительность друг друга до 15%.

Читать ниже

Наши избранные видео

Команда, возглавляемая профессором Яковосом Цанакисом из Школы инженерии, вычислений и математики Оксфордского университета Брукса, использовала 11 500 часов передового компьютерного моделирования, чтобы прийти к заключению.Традиционно турбины представляют собой ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT). Однако теперь исследование предполагает, что ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT), которые более компактны по конструкции, повышают эффективность.

Связано: Покраска ветряных турбин может снизить количество столкновений и гибели птиц

Если ветряные электростанции будут применять VAWT, это будет означать, что турбины будут вращаться вокруг оси, вертикальной к земле. Такая турбина будет демонстрировать прямо противоположное поведение традиционной турбины.

Спасибо!

Следите за нашим еженедельным информационным бюллетенем.

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Получайте последние мировые новости и проекты, создающие лучшее будущее.

ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ

ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ

Эти выводы имеют жизненно важное значение для многих стран, включая Великобританию, с целью достижения нулевых выбросов к 2050 году. Ветроэнергетика будет играть ключевую роль в будущем, поскольку она станет надежной альтернативой ископаемым видам топлива.

«Это исследование доказывает, что будущее ветряных электростанций должно быть вертикальным», — сказал Цанакис.«Турбины ветряных электростанций с вертикальной осью могут быть спроектированы так, чтобы они были намного ближе друг к другу, что повысит их эффективность и, в конечном итоге, снизит цены на электроэнергию. В долгосрочной перспективе VAWT может помочь ускорить переход наших энергетических систем к «зеленому», так что больше чистой и устойчивой энергии будет поступать из возобновляемых источников ».

Это первое исследование, в котором анализируются характеристики турбины на основе угла установки, расстояния между турбинами, количества роторов и направления вращения. Выводы пришли как раз в подходящий момент, когда миру срочно необходимо увеличить производство зеленой энергии.Последний отчет Global Wind Report показывает, что в ближайшее десятилетие мир должен в три раза увеличить количество ветроэнергетических установок, чтобы достичь критических целей с нулевым показателем.

+ Университет Оксфорд-Брукс

Изображение предоставлено Oxford Brookes University

O2 Arena для установки мини-ветряных турбин, способных справиться даже с легким ветерком | Возобновляемая энергия

O2 Arena скоро будет использовать новую разновидность «вертикальных ветряных турбин» для выработки собственной чистой электроэнергии после подписания соглашения с начинающей фирмой, согласно которой ее турбины будут вырабатывать электроэнергию, даже когда ветер не дует.

Достопримечательность Лондона, когда-то известная как Купол тысячелетия, начнется с установки 10 из 68-сантиметровых (27 дюймов) вертикальных турбин. Свежие условия на участке на Темзе помогут вырабатывать достаточно чистой электроэнергии для питания 23 домов.

Хотя это небольшая часть общего потребления энергии O2, владелец арены, AEG, планирует установить больше мини-турбин на своих стадионах по всему миру.

Говорят, что новая разновидность турбины способна вращаться даже от легкого движения воздуха или проезжающего мимо автомобиля.Каждый блок сделан из переработанного пластика и весит около 4 кг (9 фунтов), но, по словам разработчика, Alpha 311.

Ли Лейси, модель может быть увеличена для выработки такого же количества электроэнергии, как 20 квадратных метров солнечных панелей. Директор объекта O2 сказал, что арена «искала подходящий источник энергии ветра», чтобы помочь сократить выбросы парниковых газов и достичь своих амбиций стать местом для развлечений с чистым нулевым выбросом углерода.

«Возможность предоставить локальный источник электроэнергии на месте огромна, и мы надеемся, что это испытание станет стартовой площадкой для многих других установок, не только в O2 и других объектах AEG, но и на полуострове Гринвич и по всей Великобритании, » она сказала.