垂直軸風タービン(VAWT)は、特に農村コミュニティに適した風力エネルギー発電への変革的なアプローチを表しています。より一般的な横軸風タービン(HAWT)が大きな風力農場を支配している間、VAWTは、土地が限られている設定において異なる利点を提供し、風力パターンは可変的であり、コミュニティ規模のエネルギー独立性は目標です。この記事では、設計、利点、課題、および持続可能な電力の能力を向上する役割を探求しています。

縦軸風タービンの理解

縦軸風タービンは、主回転子シャフトが垂直に動く風力タービンのクラスです。HAWTとは異なり、風に向ける必要があります。VAWTは、ヤウ機構なしであらゆる方向から風をキャプチャすることができます。 2つの第一次設計タイプは、曲げられたまたはストレートブレードを使用して、リフト力を介して動作し、そして、スクープを使用して、そして、ギアボックスの操作を簡素化するダーリウスタービンです。

VAWTは、一般的に、同等能力のHAWTよりもコンパクトです。 それらの短いタワーの高さと低回転速度は、視覚的に侵入する速度を低下させます。 農村や農業の風景における重要な考慮事項。 []]によると、米国エネルギー省[]、VAWTは、電力使用の点に近いタービンがインストールされている分散風アプリケーションのための特に有望です。

農村コミュニティのための重要な利点

設置コストとメンテナンスコストを削減

VAWTは、地上レベルの機械的コンポーネントを配置しているため、設置には重クレーンや高度の労働を必要としません。これは、予算が頻繁に制約される農村コミュニティの直面コストを大幅に削減します。メンテナンスも簡単です。技術者は、タワーをスケーリングすることなく、発電機、ギアボックス、制御システムにアクセスすることができます。これは、長期運用費用を削減し、地元の農場や村の乗員を定期的なチェックが可能にします。

オムニ指向性風キャプチャ

農村部は、多様な地形、木目線、または建物のクラスターによる風をシフトする、多岐にわたる経験があります。 HAWTsは、高度なヨードライブを必要とし、風向を追跡し、複雑さと障害点を追加します。 VAWTsは、設計によって、再オリエンテーションなしであらゆる角度から風を受け入れる。 この固有のオムニディレティは、エラスティック風のレジムのエネルギーキャプチャを改善し、機械的な摩耗を削減します。

コンパクトフットプリントとスペース効率

VAWTsは、その掃引面積に相対的により少ない地上面積を占めています。 彼らは重要な泥炭誘起電力損失なしで一緒に配置することができ、小さなプロットでデンザー配列を有効にすることができます。 限られた賃金を持つ農家にとって、単一のVAWTは、それ以外の場合は、作物や草のために使用できる貴重な土地を消費することなく、実質的な電力を生成することができます。 このスペースの効率は、スプローリングHAWTファーム上の大きな利点です。

静電操作

風力タービンから騒音は、一般的なコミュニティの懸念です。 VAWT、特にSavoniusタイプは、低回転速度で動作し、HAWTのブレードチップの利通と比較して、より少ない空力騒音が発生します。 農村の家庭、学校、またはタービンの近くに位置する小規模な企業にとって、騒音の低減は、ゴミやコミュニティの受け入れを改善します。

耐久性と信頼性

強風と重力負荷にさらされる少数の可動部では、VAWTは過酷な農村環境でより堅牢なものになることができます。 垂直方向は、ブレードが重力曲げ瞬間からの疲労が少ないことを意味します。 大規模なHAWTブレードの既知の問題。 多くのVAWT設計には、よりシンプルで信頼性が高く、嵐中の大惨事な故障のリスクを軽減する過速度保護機構も含まれています。

環境・経済活動

クリーンエネルギーと排出削減

風力から電力を発生させることで、VAWTは化石燃料消費量を分散させます。 石炭火力発電所からディーゼル発電機や電力を頼る農村のコミュニティにとって、小さなVAWTでさえ、温室効果ガス排出量を大幅に削減することができます。 []]]国家再生可能エネルギー研究所]は、VAWTなどの分散風システムが、地方の風資源に応じて、タービンあたりCO2の排出量削減を達成することができます。

エネルギー独立性とコスト節約

農村部は、多くの場合、伝送損失と低人口密度による高電力コストに直面しています。 VAWTは、コミュニティが独自の電力を生成し、遠方ユーティリティに依存することを可能にします。 タービンの20〜25年寿命にわたって、電力法案の節約は、特にネットメーターで計るポリシーまたはフィードイン関税と組み合わせると、インストールとメンテナンスコストを削減することができます。 エネルギー独立性は、グリッドの停電に対するレジリエンスも提供され、それは遠隔地でより一般的です。

ローカルジョブ作成

VAWTはインストールが簡単ですが、サイトの評価、インストール、および継続的なメンテナンスが必要です。これらは、コミュニティ内で熟練した半熟練したジョブを作成する必要があります。ローカル技術者、電気技師、エンジニアは、将来の再生可能エネルギープロジェクトをサポートする労働力を構築し、小さな風技術に関する専門知識を開発することができます。

課題と考察

高い風力の効率を下げて下さい

VAWTは、濁り度が低く、風速が低い一方、電力係数によって測定されたピーク効率性が、一般的には、高、安定した風条件下で大きなHAWTよりも低い。 これは、一貫した強烈なラミネア風のあるサイトにとって、十分に設置された容量の1単位あたりのエネルギーを生産する可能性があることを意味します。 しかし、7〜8 m / VAT未満の平均風速を有する農村サイトの過半数のために、競争的には頻繁に実行されます。

サイトの評価とシッティング

VAWT導入の成功には、風資源評価が必要です。コミュニティメンバーは、長期の風力計測定を実施するか、評判の良い風地図に依存する必要があります。タービン配置は、納屋、サイロ、または密な木ラインなどの乱流を作成する障害物についても考慮する必要があります。不適切な座位は、パフォーマンスと経済の失望につながる可能性があります。 U.S. Energy'Exe Winds[FLT]FLT:[FLT]の風力評価を提供します。[FLTF]F]FLT:[F]F]F]F]FORDの風力は、小風力で小さな風力で評価を提供します。[F]

コミュニティ意識と受容性

一部の住民は、VAWTとその利点の懐疑的と非有力であるかもしれません。 アウトリーチプログラム、デモンストレーションプロジェクト、農業のエクステンションオフィスとのパートナーシップは助けることができる。 現実的なエネルギー生産見積もりを提示し、計画プロセスのコミュニティメンバーを関与させることが重要である。 予想される騒音、視覚的影響、経済リターンに関する透明性のあるコミュニケーションは、信頼とスムーズな採用を構築します。

グリッドインテグレーションとパーミット

VAWTをローカル電気グリッドに接続するには、ユーティリティの相互接続基準に準拠する必要があります。 多くの農村部では、グリッドインフラストラクチャが古いため、分散された世代に対応するアップグレードが必要です。 許可は、あまりにも急な方法で、ゾーニング法、高さ制限、およびHAWT用に設計されたセットバック要件は、VAWTインストールのために再訪する必要があるかもしれません。 プロジェクトで初期の局部当局に作業することは、これらの障害物をクリアするのに役立ちます。

実世界事例と事例

ミッドウェストの小さな農場

岩場とミネソタ州の複数の農場は、灌漑ポンプと穀物乾燥機の電力を相殺するために5〜10キロワットVAWTをインストールしています。 ミネソタ州立大学の延長報告書は、これらのタービンが、ネットメーターで縛られたことを示しています。 農場の労働者は、毎年30〜40%の農業用電気代の請求書を削減しました。 農家は、より大きなHAWTsよりもVAWTを選択する主な理由として、インストールとメンテナンスの容易さを引用しました。

アラスカの遠隔村

ディーゼル発電機が主流の電源である農村アラスカのコミュニティでは、VAWTsはハイブリッドマイクログリッドの一部として展開されています。 タービンの作動能力は、ガス風と冷間気候で動作する能力 - HAWTにチャレンジする条件 - それらを太陽とバッテリーの貯蔵に貴重な補完をしました。 ]DOEのAlaskaイニシアチブ]は、VAWTを使用して村で重要なディーゼル燃料節約を文書化しました。

地域開発のコミュニティセンター

非営利団体は、アフリカと南アジアのオフグリッド農村部の発電所、保健クリニック、水ポンプに小さなVAWTを導入しました。 技術のシンプルさは、地元の技術者が修理を処理できることを意味します。 ケニアの1つのプロジェクトでは、2.5キロワットVAWTは、農村クリニックのライトとワクチン冷蔵庫を確実に実行し、汚染した灯油を交換しました。

未来の展望と技術面

VAWT設計の研究は、効率性を高め、コストを削減します。ヘリカルブレード(トルクの波動を減らすため)、軽量複合材料、高度制御アルゴリズムなどのイノベーションは、HAWTのパフォーマンスを近づけるVAWT性能を向上しています。VAWTとソーラーパネルを組み合わせるハイブリッドシステムも、限られた農村空間を最大限に活用しています。

農村のコミュニティはますますエネルギー自治を追求するにつれて、VAWTは集中的な役割を果たしています。 さまざまな風条件でクリーンで静かで信頼性の高い電力を提供する能力は、農場、村、およびリモート企業にとっては、それらに実用的な選択肢をもたらします。 支持的な政策とコミュニティの関与により、垂直方向の軸線の風力は、世界中の持続可能な農村開発の礎石になることができます。

コンテンツ

縦軸風タービンは、手頃な価格、弾力性、環境にやさしいエネルギーを求める農村コミュニティのための説得力のあるソリューションを提供します。 それらの低いインストールコスト、泥炭風の処理能力、コンパクトなフットプリント、および騒音削減により、農業およびリモート設定に特に適している。 高い風力と適切な座りの効率などの課題は、ギャップを閉じるのに、慎重な計画と技術進歩が継続します。 VAWTを埋め込むことにより、農業やリモート設定だけでなく、将来のエネルギーを削減することができます。