למה ערים צריכות אנרגיית רוח

מרכזי אורבן צורכים יותר משני שליש מהאנרגיה העולמית ומייצרים נתח מתאים של פליטות פחמן.כפי שערים מתחייבות למטרות אפס נטו ומנדטים אנרגיה מתחדשת, החיפוש אחר טכנולוגיות הדור מבוזרות, האתר-המוגדרות, התגברות על לוחות סולאריים על גגות הפכו למגבלות משותפות, אך אנרגיית הרוח נותרה תחת השפעה בסביבה עירונית צפופה.

בניגוד לטורבינה האופקית בעלת שלוש להבים השולטת בחוות רוח באזורים כפריים ומים, VAWTs מציגה פילוסופיה הנדסית שונה לחלוטין.פיר רוטטור האנכי שלהם מאפשר להם לקבל רוח מכל כיוון ללא מנגנוני שרביט, ואת העיצוב הקומפקטי שלהם, לעתים קרובות נמוך יותר מבחינה ויזואלית ניתן לשלב לתוך אדריכלות במקום לדרוש מתקנים גדולים, נפרדים.

מה הם צירים וארובין?

ציר Vertical Wind Turbine הוא ממיר אנרגיית רוח שבו הפיר הרקטור הראשי הוא מוכוון אנכי, perpendicular to the הקרקע.תצורה זו משמעה כי להבים מסתובבים מקיפים מטוס אנכי, והגנרטור, ה- הילוכים, ורכיבי מנוע אחרים יכולים להיות ממוקמים בגובה קרקע או בבסיס המבנה, ולא בתוך תא מסתובב בחלק העליון של מגדל טורבינות או לפטור את הכיוון הדחוף אל תוך המכשף אל תוך המכשף אל תוך המכשף אל תוך היישר אל תוך המכשף אל תוך היישר אל תוך היישר אל תוך הדחף אל תוך המולאו אל תוך המולאו אל תוך המולאו אל תוך המולאו אל תוך המולאו אל תוך הדחף אל תוך היישר אל תוך היישר אל תוך היישר אל תוך היישר אל תוך הדחף אל תוך הדחף אל תוך הצב.

VAWTs יש היסטוריה ארוכה יותר מאשר רבים מבינים.הטורפות הרוח הידועות ביותר, כגון טחנות הרוח הפרסית של המאה ה -9, היו מכונות אנכיות-אקסי משמש לטחינה גרגר.בעידן המודרני, מחקר ב VAWTs מואצ במהלך שנות ה -70 וה -80 כחלק מחיפושי אנרגיה מתחדשת רחבים יותר.

עיצוב מפתח

VAWTs המודרנית נופלת לשתי קטגוריות עיקריות המבוססות על העיקרון האירודינמי שהם משתמשים בו כדי ליצור טורק:

  • (FLT:0) גרינוס טורבינות: FLT:1 ,שם לאחר הממציא הצרפתי ג'ורג's דארריוס, טורבינות אלה להשתמש בכוחות המעלית המיוצרים על ידי להבים בצורת אוויר-פרול.העיצוב הקלאסי של דריונוס דומה לפענח ביצה או להופוס מעוקל, אך גרסאות כוללות עיצובי H-R (המכונים גם Giromisll) ותצורה של helic-helic-helic-helic-helic-i-i-i-i-i-i-i-i-i-upal-Ric-Ric-H-H-upt דורשות באופן כללי מהירויות לא רק כדי להפחית את כל המהירויות חיצוניות, אך ורק כדי להפחית את כל אלה, אך ורק כדי להפחית את כל המהירויות לא להגיע למהירויות גבוהות יותר.
  • (FLT:0) טורבינות: FLT:1 אלה הם מכשירים מבוססי גרר, בדרך כלל בנוי משניים או שלושה scoops מסודרים בס-shape. Savonius טורבינות לייצר מומנט גבוה, לפעול היטב במהירויות רוח נמוכות, והם פשוטים מכניים וחזקים.יעילותם נמוכה יותר מאשר עיצובי דריונוס, אבל הם מצטיינים בעצבנות, משתנים, ולעתים קרובות הם משמשים בתצורה היברידית עם תצורה היברידית.
  • (FLT:0) Hybrid ו עיצובים חדשים: FIRLT:1 , יצרנים עכשוויים רבים משלבים אלמנטים של להרים וגרור עיצובים, או לשלב תכונות כגון להבים הלייקאליים, סט משתנה, או רועד כדי לשפר את הביצועים, להפחית רעש, או לשפר את השלמות המבנית. חלק עיצובים להשתמש טוויסט helical כדי חלקה לתפוקה כוח להפחית את העומס המחזורי שיכול לגרום עייפות בתוך מסובבים ישר.

כיצד VAWTs Differ מ- Horizontal הציר Turbines

ההבדל היסודי בין VAWTs לבין ציר Horizontal ו-Horivos (HAWTs) שוכן באוריינטציה של ציר הרוטור.זה הבדל פשוט לכאורה קדמיות למגוון של הבדלים תפעוליים ומעשיים:

  • (FLT:0) קבלה מנצחת: 1FLT:1 HAWTs חייב להיות מול כיוון הרוח; VAWTs לקבל רוח מכל כיוון ללא התאמה. בהגדרות עירוניות שבו כיוון הרוח משתנה במהירות בשל בניית ערות ואפקטים ערוץ, זה מבטל את אובדן האנרגיה ואת ללבוש מכני הקשורים לתיקון תכופים.
  • מיקום:0 (Component Location:FLT:1 HAWTs להציב את הגנרטור, תיבת הילוכים ורכיבים כבדים אחרים בתא בחלק העליון של המגדל, הדורש גישה עגומה לתחזוקה. VAWTs יכולים לאתר את הרכיבים האלה ברמת הקרקע, לפשט את ההתקנה, בדיקה ותיקון.
  • (FLT:0) טעינה סטרקטיבית: FLT:1 HAWTs לחוות טעינה מחזורית מושרה על להבים כפי שהם לסובב דרך המטוס האנכי, אשר תורם עייפות. VAWT להבים, מסתובב במטוס אופקי, לא לחוות את רכיבת כבידה זו באותה דרך, למרות שהם מתמודדים עם טעינה תקופתית כמו כל להב עובר דרך מצבים שונים במהלך סיבוב.
  • (FLT:0) פרופיל רעש: 1.10VTs בדרך כלל לפעול ביחס למהירויות נמוכות יותר מאשר HAWTs, כלומר הטיפים להב לנוע לאט יותר דרך האוויר.זה מקטין רעש אווירי ממתחת קצה ונפיחות.
  • (FLT:0) ההשפעה הוויאלית: 1FLT:1 VAWTs הם לעתים קרובות קצרים יותר וקומפקטיים יותר מאשר HAWT של יכולת שווה ערך.צורה אנכית שלהם ניתן לראות פחות פולשני, וכמה עיצובים אדריכליים משלבים אותם בפניות בנייה או אלמנטים מבניים.

היתרונות של VAWTs בהגדרות עירוניות

המאפיינים של VAWTs להתאים כמה דרישות ספציפיות של סביבות עירוניות, מה שהופך אותם אטרקטיביים במיוחד לדור מבוזר בערים.

לכידת רוח Omnidirectional Wind Capture

דפוסי רוח עירוניים הם ידועים כאוטיים.בניינים ליצור זעזוע, ערוץ, ושינויים כיווןיים שיכולים להתרחש בתוך שניות. טורבינות שצריכה לטאטא כדי לעקוב אחר הרוח יתגב מאחורי שינויים אלה, או אולי לאט יותר מאשר משמרות הרוח או צורך ייתכנו במהירות, צריכת אנרגיה ועלייה במשכי הרוח מכל כיוון מיידי, אשר יכול לגרום לגמישות רבה יותר מאשר לגישור אנרגיה אחידה או לכדי רצף זה, אולי, אולי, אולי, או לנטרל את הגמישות רבה יותר, או קדחתנית, או מנטאלית, או , או , או , אולי, כי הם יכולים לגרום לגמישות גבוהה יותר ממנגנון אנרגיה אחידה, או ⁇ , כי הם עלולים, או יניבת, באופן קבוע, או קדחתני, או , או , או מנטאלי, באופן קבוע, כי הוא יכול להיות ממנגנון אנרגיה, באופן קבוע, באופן קבוע, כי הוא יכול להיות ממנגנון אנרגיה מנטאלי, או מנטאלי, כי הוא יכול להיות ממנגנון אנרגיה אחיד, או ⁇ , או ⁇ , או ⁇ , או קדחתני, או ⁇ , כי הוא יכול להיות ממנגנון אנרגיה, באופן קבוע, כי הוא יכול להיות ממנגנון אנרגיה

עיצוב קומפקטי וחלל-אנרגיה

נדל"ן עירונית היא יקרה, ומרחב זמין עבור דור אנרגיה מוגבל לעתים קרובות גגות, מרפסות, אבני בניין, ומכשולים קטנים. VAWTs יש שטח קטן יותר סחף ליחידה של יכולת מותקנת בהשוואה ל- HAWTs, ואת כיוון אנכי שלהם הוא תופס מקומות פחות קרקעיים. , VAWTs יכול להיות רכוב ישירות על מבנים ללא צורך מערכות נרחבות של מגדל טורבינות טיפוסית, אפילו לא מתאים מבנים.

מבצע שקט

רעש הוא דאגה קריטית באזורים עירוניים למגורים ובשימוש מעורב.רעש טורבינות הרוח יש שני מרכיבים: רעש מכני מן ההנעה (gearbox, גנרטור, מאווררים קירור) ורעש אווירי מלהבים נעים דרך האוויר. VAWTs הכתובת הן מקורות מועדפים, כי גנרטור ותיבת הילוכים ניתן למצוא ברמת הקרקע ובודדים פוטנציאל מהמבנה, שידור מכני לתוך חללים כבושים הוא מופחת במהירות נמוכה, במיוחד עם מהירויות איטיות של רעש, כגון ריקות, כמו גם עם סאונד איטי, כמו גם עם מהירויות איטיות, כגון קירור, כמו גם עם מהירויות איטיות, כגון איטיות, 000 איטיות, כמו גם מהירויות איטיות, כמו גם מהירויות קירור, כמו גם מהירויות קירור, 000 איטיות, 000 איטיות, 000 איטיות, 000.

תחזוקה מפוכחת

נגישות רכיבי הכונן בגובה הקרקע או בסמוך לרמה היא יתרון תפעולי משמעותי.עבור HAWTs, כל פעולה בשירות עיקרי דורשת ערן או טיפוס המגדל, שניהם יקרים ונושאים סיכונים בטיחותיים.תחזוקה VAWT יכול להתבצע לעתים קרובות על ידי טכנאי שעומד על הגג או בבסיס המבנה, באמצעות כלים סטנדרטיים וללא ציוד הרמת כבד.

בטיחות משופרת עבור חיות מחמד

ציפורים והתנגשות עטלפים עם להבים טורבינות רוח הם דאגה לכל פרויקט אנרגיית רוח, במיוחד באזורים עירוניים ופריבנים peri-ranניים שבו מסדרונות חיות בר עשויים לחרוג עם אזורים מפותחים. HAWTs, עם האזור הגדול שלהם סחף ומהירויות טיפ גבוהות, להוות סיכון התנגשות כי כבר תועדו היטב.VTs, עם מהירויות נמוכות יותר, שטח סחף קטן יותר, ונתיב הרמוני שונה (מכיוון אופקי), מאשר חשוף יותר התנגשויות קוונטיות), עשוי להפחית את שיעורי אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט

אתגרים ושיקולים עבור Urban VAWT Deployment

למרות היתרונות שלהם, VAWTs הם לא פתרון אוניברסלי לאנרגיה רוח עירונית. אתגרים טכניים, כלכליים ומעשיים יש לטפל כדי לממש את הפוטנציאל שלהם.

טיבולנס ותבניות רוח בערים

אותה סביבת רוח סוערת ש- VAWTs מטפלות יותר בחכמה מאשר HAWTs גם מטילה עונשים. Turbulence מפחיתה את היעילות של כל טורבינות רוח כי היא גורמת לעומסים ולכוחות את הדינמיקה לפעול הרחק מאתרי המהירות האופטימליים שלה מספיק לעתים קרובות יותר.עבור VAWT ספציפיים, העומס הקרדימי שנגרם על ידי כל להב עובר דרך מצבים שונים כמו שהוא יכול לסובב את קצב הרוח הרגיל שלו, במיוחד, ללא קשר למהירות גבוהה.

אנרגיה בחוץ ויעילות

VAWTs בדרך כלל יש יעילות כוח נמוכה יותר (שבריר של אנרגיית הרוח קינטית מומרת לאנרגיה מכנית) מאשר HAWTs בגודל שווה ערך.יעילות תיאורטית מקסימלית של כל טורבינות רוח היא הגבלת בוץ של 59.3%.3%.השימוש המודרני של HAWTs להשיג יעילות מעשית של 40-50%, בעוד VAWT בדרך כלל להשיג 30-40%, עם עיצובי סווסטונז בסוף נמוך יותר של אזור זה, עבור שטח עירוני פחות מאשר לטווח נמוך יותר מאשר לטווח נמוך יותר מאשר שטח זה, כלומר, כלומר, לא יכול להיות מוגבל של אנרגיה נמוכה יותר מאשר שטח אנרגיה נמוכה יותר מאשר שטח זה יכול להיות מוגבל של שטח.

המונחים: Structural and Install Constraints

הרהור VAWT על בניין מציג עומסים מבניים כי הבניין חייב להתאים. אלה כוללים עומסים סטטיים (משקל טורבינות ומבנה התמיכה שלה), עומסים דינמיים (השרטוטים והכוחות המועברים במהלך המבצע), ואפקטים חוזרים (אם תדירות הסיבוב של טורבינה חייבת גם לשמור על תדירות גבוהה של בנייה) או שינוי טבעי של מבנה).

גורמים כלכליים ותקופות של תשלום

הכלכלה של מתקני VAWT עירוניים מאתגרת.העלות לקילווואט של יכולת מותקנת עבור VAWTs היא בדרך כלל גבוהה יותר מאשר עבור HAWT של דירוג דומה, חלקית כי ייצור VAWT לא נהנה מאותה כלכלות של עלויות תחזוקה בקנה מידה.

סליחות ו- Permitting Hurdles

טורבינות רוח עירונית להתמודד עם נוף רגולטורי מורכב.קודים בניין עשויים לא להיות הוראות ספציפיות עבור טורבינות רוח, המחייבים מפתחי פרויקטים לעבוד באמצעות תהליכי השחלות או להסתמך על שיפוטים הנדסיים שיכולים להיות זמניים ויקרים.תקנות זונינג עשויים להגביל את גובה המבנים, להציב בחזרה דרישות, או להגביל את ההשפעה החזותית של ציוד אנרגיה מתחדשת, מגבלות בטיחות, חששות על לשפוך קרח על לשפוך אפשרויות מזג אוויריות והגבלות אוויריות נוספות, או הגבלות אוויריות, החלטיות, דורשות, או הגבלות אוויריות נוספות, או הגבלות אוויריות, החלטיות, או הגבלות אוויריות, החלטיות, החלטיות, או הגבלות אבטחה, כי הם דורשות, או הגבלות אבטחה, או הגבלות אבטחה, כי הם דורשות, או הגבלות אבטחה, או הגבלות אבטחה עירוניות, או הגבלות בטיחותיות, או הגבלות אבטחה, או הגבלות אבטחה, או הגבלות אבטחה, או הגבלות אבטחה, כימות, כימות, כימות, כימות, דרישות בטיחותיות נוספות, או הגבלות אבטחה, או הגבלות אוויריות מבטיחות, כימות, דרישות חירום, דרישות חירום, כימות, דרישות חירום, דרישות חירום, או הגבלות אוויריות, דרישות חירום, כימות, כיאות, דרישות חירום, כיאות, דרישות אזוריות, או הגבלות

יישומים אמיתיים ומקריות

למרות האתגרים, VAWTs כבר הוצבו במסגרות עירוניות ברחבי העולם, ומספקים נתונים ולקחים יקרים להתקנה עתידית.

דוגמה בולטת אחת היא הפריסה של טורבינות דארינוס על גג מרכז הסחר העולמי בבחריין, שהיה אחד האינטגרציה הגדולה הראשונה של טורבינות רוח למבנה מסחרי. בעוד שהפרויקט הזה השתמש טורבינות אופקי-אקסי, הוא הדגים את האפשרות של גלאזגו מבנים קטנים של מבנים בצפון אמריקה.

מקרה שימוש מעניין במיוחד הוא שילוב של VAWTs עם מערכות פוטו-וולטאיות סולאריות על אותה גג.פרופילי הדור המשלים של השמש (Pak במהלך היום, קיץ) ורוח (לעתים קרובות שיא בלילה ובחורף) יכולים לזרז את עקומת הדור המצטבר, להפחית את הצורך לאחסון סוללות תוך הגדלת שיעור העומס על בסיס קבוע, אשר הוא נפגש על ידי דור מתחדשים.

יישום מתפתח נוסף הוא השימוש של VAWTs עבור מגדלי תקשורת מחוץ לריד, תחנות ניטור מרחוק ומערכות כוח חירום.ביישומים אלה, האמינות של לכידת רוח מכל כיוון, בשילוב עם היכולת לפעול במהירויות רוח נמוכות, יכול להיות חשוב יותר מאשר יעילות שיא.הטורפות יכול להיות פרוס במקומות שבהם חיבור הוא לא מעשי או בלתי חוקי, יקר ועלויות תחזוקה נמוכות שלהם לעשות עבורם דרישות לא מאוישות.

(ב) [ה]: [ה]] [המשרד] לאנרגיה רוח של אנרגיה] מספק סקירה שימושית של טכנולוגיות רוח מבוזרות, כולל VAWTs, ב-FLT:2 Energy.gov/eere/wind/FLT/distributed-windFLT 3.

עתיד אנרגיית הרוח העירונית עם VAWTs

המסלול ל- VAWTs בסביבות עירוניות מעוצב על ידי מחקר מתמשך, חדשנות טכנולוגית ומסגרות מדיניות מתפתחות.כמה מגמות מצביעות על הגדלת יכולת ואימוץ.

חידושים טכנולוגיים

התקדמות מדע חומרי, כולל השימוש של סיבים פחמן מרוכבים וסגסוגת קל משקל, הם להפחית את המשקל ואת העלות של להבים VAWT תוך שיפור ההתנגדות עייפות שלהם. ייצור אדקטיבית (3D הדפסה) נחקרים לייצור ג'ממטים מורכבים כי אופטימיזציה ביצועים אווירודינמיים עבור משטרים ספציפיים של Windboxs. Variable-pitch מנגנונים, אשר להתאים את זווית ההתקפה של להבים במהלך סיבוב, הם ביעילות רבה יותר, ומאפשרים יעיל יותר ויותר יעיל יותר, ובאופן יעיל יותר, תוך כדי להפחית את הפחתת ביצועים מהירים יותר ויותר יעיל יותר ויותר יעיל של מגנטים של מגנטים יעיל יותר.

(FLT:0) משאבים חיצוניים: FLT:1 המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (NREL) פרסמה מחקר על מודל ואופטימיזציה של VAWT, זמין ב-FLT:2nrel.gov/windcioFLT 3: 3.

שילוב עם רשתות חכמות ובניית מערכות

כאשר מבנים הופכים חכמים יותר מחוברים יותר, VAWTs יכול להשתלב במערכות ניהול אנרגיה בנייה (BEMS) כי אופטימיזציה דור, אחסון וצריכה בזמן אמת. גג VAWT בשילוב עם לוחות סולאריים, אחסון סוללות, ותחנת טעינה EV יכול לפעול כמיקרוגרזן, מתן חשמל במהלך רשתות החוצה, צמצום חיובים הביקוש, ותמיכה שירותי אנרגיה.

תמיכה במדיניות ותכנון עירוני

מדיניות עירונית ולאומית יכולה להשפיע באופן משמעותי על אימוץ של אנרגיית רוח עירונית.מכסים, זיכויי מס, מענקים עבור מערכות אנרגיה מתחדשת מבוזרת יכולים לשפר את הכלכלה של מתקני VAWT. Streamlined היתרים, קודים ייעוד מודל אשר מתייחס במפורש טורבינות רוח, ובניית עדכוני קוד הכוללים הוראות של בניית רוח יכולים להפחית את עלויות הפיתוח הרכות, כולל לונדון, טוקיו, וסן פרנסיסקו, כולל תוכניות אנרגיה, ככל הנראה, כדי לפתח את הפעילות העירונית.

(ב) [ה]: [ה]]: [ה] [ה]] [השותפות] להגנת הסביבה של הסוכנות להגנת הסביבה, מספקת הדרכה לאספקת אנרגיה מתחדשת, כולל רוח מבוזרת, ב-FLT:2epa.gov/powerrovalFLT 3: 3.

מסקנה

ציר Vertical Wind Turbines מציעים מערך ייחודי של יכולות היישרות עם המגבלות וההזדמנויות של סביבות עירוניות. רוחם הנועזת ללכוד, טביעת רגל קומפקטית, פעולה שקטה ותחזוקה נגישה, להפוך אותם לאפשרות מעשית עבור הדור המתחדש באתר בערים שבהן טורבינות אופקיות קונבנציונליות-אקריות לא יכולות לשמש.

עבור מתכננים עירוניים, בעלי בניין, ואנשי מקצוע קיימות, VAWTs מגיע שיקול כחלק מפורטפולי אנרגיה מתחדשת מגוונת הכולל אמצעי הגנה סולארית, אחסון ויעילות אנרגיה.כפי שהטכנולוגיה ממשיכה להתבגר, והסביבה המדיניות הופכת ליותר תומכת, VAWTs ככל הנראה לשחק תפקיד גובר במנגנוני האנרגיה מבוזרים, גמישים, גמישים, ונמוכים של מערכות אנרגיה של ערים עתידיות.

(ב) [ה]האגודה העולמית לאנרגיה רוחית מפרסם סטטיסטיקות שוק ודיווחים על רוח קטנה ורוח עירונית ב-FLT:2wwindea.orgirFLT 3: 3.