Rüzgar enerjisi, özellikle de uzayın sınırlı olduğu kentsel ortamlarda büyüyor ve enerji talebi yoğun bir şekilde yoğunlaşıyor. Bu ayarlarda iki temel rüzgar türbini kullanılıyor: yatay eksenli rüzgar türbinleri (HAWTs) ve dikey eksenli rüzgar türbinleri (VAWTs) ve dikey eksenli rüzgar türbinleri, performans, yükleme kısıtlamaları ve çevresel etkileri en iyi seçeneği seçmek için gereklidir.Bu karşılaştırmalı çalışma teknik özellikleri, operasyonel ticaret türleri, operasyonel ticari işlemler (HAWTs) ve gerçek dünya uygunluğunu inceler.

yatay Axis Rüzgar Türbinleri

Yatay eksenli rüzgar türbinleri, kentsel kanopy üzerinde dönen bıçaklar içeren en yaygın olarak tanınan rüzgar enerji jeneratörleridir.ZWTs genellikle yüksek kulelere paralel olarak monte edilir.Bu tasarım olgun, iyi eğitimli rüzgar yönüne dayanır ve büyük deniz çiftliklerine erişmek için hesaplar.

HAWT'lerin Avantajları

  • [FONT:0) En iyi koşullarda yüksek verimlilik: HAWTs, Betz limitinin yakınında güç katlarını elde edebilir (59.3), laminar akışı altında, onları tutarlı rüzgar rejimleri için en verimli türoloji yapar.
  • [FONT:0)Eh yerleşik teknoloji: [Dönetici: Araştırmanın On Yılı, üretim optimizasyonu ve operasyonel deneyim, maliyetleri azaltmış ve dünya çapında gelişmiş güvenilirlik. Standartlaştırılmış bileşenler ve hizmet protokolleri var.
  • [FONT:0) Büyük güç çıkışı için erişilebilirlik:, YÜZÜSÜSTÜ PRESİ - 10 MW'lık bir birim başına geçebilir, uygun şekilde sitelenmiş olduğunda onları büyük bir nesil için ideal hale getirebilir.
  • [FONT:0) Alçaker rotor katılık:[Döner:[Dönerli bıçaklar birim başına malzeme kullanımını ve ağırlığı azaltır, alt kule ve temel gereksinimleri azaltır.

HAWTs'in Yıkıcıları

  • [FONT:0]Tall kule gereksinimleri: [Dönümüzdeki binaların temiz rüzgara ulaşmak için kuleler yüksek, artan yükleme maliyeti, görsel prominence ve yoğun kentsel kumaşta temel karmaşıklık olmalıdır.
  • [FONT:0)Görüntülemenin Uygunluğu: [Dönetici:0) Kentsel hava akışı, çatı kenarları ve sokak kanyonları nedeniyle oldukça çalkantılıdır. HAWTs deneyim yorgunluk yükleri, verimsizliği azaltır ve yanlış olduğunda gürültüyü arttırır.
  • [FONT=0]Noise ve görsel etki:[Dönetici: 0D:0) Aerodinamik gürültü bıçak uç hızlarından ve mekanik gürültülerden gelen ses, oturmaların yakınında kabul edilebilir sınırları aşabilir. dönen bıçaklar komşuları rahatsız edebilir.
  • [FONT:0)Yaw sistem karmaşıklığı:[Dönetici:[Dönetici:0) Aktif yaw sürücüler hareket parçaları, bakım ihtiyaçları ve değişken kentsel rüzgar yollarındaki zorlukları kontrol eder.
  • [FONT:0]Bird ve yaralanan grevler:[Dönder: 1) Kule yüksekliği ve tipik kentsel yüksekliklerdeki sert çizgiler çarpışma riskleri oluşturur, ancak ölümcül oranları genellikle çarpışmalar oluşturmaktan daha düşük.

Dikey Axis Rüzgar Türbinleri

Dikey eksenli rüzgar türbinleri dikey bir eksen etrafında dönen bıçakları vardır, yaw mekanizmaların ihtiyacını ortadan kaldırır. İki birincil alt tip, Darrieus (lift-based, sık sık sık yumurta şeklinde veya H-rotor) ve Savonius (drag merkezli, scoopeder) VAWTs, daha düşük rüzgar hızlarında döner ve uzun kuleler olmadan çatıdaki çatılarda veya çatıdaki yüksek irtifak ayak izi üzerine kurulabilir.

VAWT'lerin Avantajları

  • [FONT:0)Omniyyönerge kabul: Hayır yaw sistemi gerekli; Tür otomatik olarak gusty'ye yanıt verir, kentsel rüzgarları aktif kontrol olmadan değiştirir.
  • [FONT=0) Düşük kurulum yüksekliği: [DÜDÜDÜT:1] VAWT'ler mevcut yapılara (rooftops, lambaposts, bina kenarlarına) uygun olmayanlar yerleştirilebilir.
  • [FONT=0)Redüklenmiş gürültü ve titreşim: [Dönder: [Dönder: ] Düşük hızlar ve daha yavaş rotasyon hızlar, özellikle Savonius tasarımları için, uygun olmayan aerodinamik gürültüyü üretin.
  • [FONT:0)Rebübulence için işaret toleransı: [Dönekli eksen tasarımları, enerjiyi, kentsel kanal bileşenlerinde yaygın olan kanal ve dikey akış bileşenleriyle yakalayabilir. Bazı çalışmalar, ortalama% 30'a kadar yıllık enerji yakalamasını son derece çalkantılı sitelerde.
  • [FONT:0]Simpler bakım: [Dönetici: [Dönetici: [Dönetici: Jeneratör ve şanzıman, vinç olmadan erişilebilir, hizmet maliyetlerini ve süresini azaltır.
  • [FONT:0]Bird ve yara güvenliği: Daha yavaş, dar bıçak yolu ve daha düşük yükseklik çarpışma riskini azaltır.

VAWT'lerin İvantajları

  • [FONT=0) Düşük zirve verimliliği: [Dönetici:[Dönetici:0) En iyi Darrieus tasarımları, ideal koşullar altında yaklaşık 40-45% güç katlarına ulaşır, HAWTs'den önemli ölçüde daha az. Savonius türleri nadiren% 20'yi aşıyor.
  • [FONT:0)Torque ripple ve kendi başlangıç sorunları:[Dönetici:0) Birçok VAWT'ler, yapısal tasarım gerektiren döngü tokyo tokuş varyasyonları üretir. Bazı Darrieus rotorları yardımcı bir başlangıç mekanizmasına ihtiyaç duyar.
  • [FONT:0) Büyük güç çıktıları için ölçeklenebilirlik: [DÜDÜSÜSÜSÜŞÜNCÜŞMELER: 0, VWTs uzun ve ağır hale gelir, genellikle adam tellerini veya büyük temelleri gerektirir, bazı kentsel avantajları da olumsuz yönde etkiler.
  • [FONT:0]Less olgun teknoloji:[Dönetici:[Dönetici: 0,0)Araştırma hızlandığında, VAWT üretimi, sertifikasyon ve standartlar, HAWT'ler için yüksek algılanan risklere yol açan HAWT'ler için kapsamlı değildir.
  • [FONT:0] Düşük enerjili kentsel koşullarda düşük kapasite faktörleri: Daha iyi türbülans işlemeye rağmen, şehir VAWT'ler için ortalama yıllık kapasite faktörleri genellikle% 15 altında kalır, ancak bu maça kadar iyileşebilir.

Detaylı Karşılaştırma ve Şehir Suitability

Aerodinamik ve Enerji Performansı

Temel fark aerodinamikte yatıyor. HAWTs yüksek derecede hızlı oranlarda çalışır ( ⁇ = 6–9) bıçak asansörünün optimize edildiği, maksimum güç katsayılarına sahip olduğu yerde maksimum GÜVENT:0Cp).

Başka bir ölçüm, ayak izi başına güç yoğunluğudur ). VAWTs birlikte kümelenebilir, çünkü onların uyanıklar dikey yönelimde daha hızlı, yoğun dizilere izin verir.Bu, çatı veya yol kenarındaki uzayın sınırlı olduğu kritiktir.

Gürültü ve Titreşim

Gürültü, kentsel ortamlarda birincil bir endişedir. HAWTs genişleyen aerodinamik gürültü (Sırk vortices) ve tonal mekanik gürültüyü daha yavaş ve bıçaklama etkileşimleri nedeniyle, tipik kentsel geri yükleme noktalarında, ses seviyeleri genellikle 10-55 dBA'yı aşıyor, özellikle de saç kurutma makinesine kıyasla.

Bina yapıları aracılığıyla aktarılan titreşim başka bir konudur. kulelerdeki HAWTs, yeniden inşa etmek için birkaç tane daha küçük bir dönen kütleye daha yakın, yapısal yüklemeyi azaltabilir. Ancak, Darrieus türbinlerinde tork ripple harmonikleri dempsizse heyecanlandırabilir.

Görsel ve Estetik Etki

Görsel kabul, toplum satın almak için özneldir, HAWTs büyük, belirgindir ve genellikle endüstriyel olarak algılanır. bıçakları hareket eden gölgeler için VAWT'ler, uzun HAWT kuleleri ile daha kolay bir şekilde tasarlanabilir. Bazı modeller heykeller, dikey finler, hatta ağaç şekillerine benziyor.

Montaj ve Yapısal Gereksinimler

HAWTs, yüksek zamanları ve yorgunluk yüklerini idare edebilecek temelleri gerektirir. 10 metrelik bir kuleyi desteklemek için mevcut bir binayı optimize etmek pahalıdır ve yapısal güçlendirme gerektirir. VAWTs, özellikle küçük ölçekli araçlar, çatı membranı kullanarak standart çatılarda monte edilebilir. Ayrıca daha düşük maliyetli ve daha küçük ayak izi azaltmak için de entegre edilebilir.

Maliyetleri

Kentsel küçük rüzgar için seviyelenmiş enerji maliyeti genellikle güneş PV'den daha yüksektir, ancak VAWT'ler kapasiteye sahip olduğunda yıllık enerji verimi VAWT'ye benzer veya biraz daha yüksek olabilir. Bakım maliyetleri, erişilebilir bileşenler nedeniyle VAWT'ler için% 30'dan% 30'a kadar değişir.

Kentsel Vaka Çalışmaları ve Gerçek Dünya Örnekleri

Bahreyn Dünya Ticaret Merkezi

Manama'daki Bahreyn Dünya Ticaret Merkezi, kulelerin toplam enerji tüketiminin yaklaşık% 15'ini oluşturan bir dönüm noktasıdır, bu tasarım çalışır çünkü bina geometrisi, Pers Körfezi'nden tutarlı bir rüzgara yol açıyor.

Strata SE1, Londra

Strata SE1, Londra'daki bir konut kulesi, başlangıçta çatıya entegre edilmiş üç metre HAWT'ler, gürültü şikayetleri nedeniyle sadece kısa sürede çalışır ve binanın kendi uyanışına neden olan kötü rüzgar maruz kalırlardı.

Sessiz Devrim QR5 Kurulumları

Sessiz Devrim QR5, özellikle kentsel ortamlar için tasarlanmış bir helical Darrieus VAWT'dir. Birimler Londra, Dublin ve Paris'te çatıları monte edilmiştir. QR5, 6.5 kW'ın derece değerli bir gücü vardır, turbulent rüzgarlar karşılaştırılabilir HAWT'ler için daha iyi çalışır. Tasarımın eğriliği kırılır ve görsel saldırı. yıllık enerji üretimi mütevazı (ortak rüzgar sitelerinde yaklaşık 8,000 kWh)

Savonius VAWTs on Streetlights and Signage

Küçük sürüklenmeler Savonius VAWTs, sokak aydınlatma, trafik işaretleri ve uzak sensörler gibi uçsuz rüzgarlar için giderek daha fazla kullanılıyor.Kent Green Energy (UGE) ve Windspire Energy gibi şirketler, mevcut poleslere ekleyen birimler üretiyorlar.Bu tür türler hızlı kontrol sorunları olmadan şiddetli gustler ve rüzgarlarda 2 m / parklar için idealdir.

Teknolojik Gelişmeler ve Gelecek Trendleri

Blade Design Innovations

Kabalalı ya da haritalı tohumların ilham verdiği biyomimetik bıçaklar hem HAWTs hem de VAWTs için ses çıkarmak için hızlı bir şekilde kullanılmaktadır.Sürücük bıçaklar gecikme tezgahlarında, serrated izing kenarlar kentsel VAWTs için gürültü azaltırken.

Ducted ve Diffuser-Augmented Türbins

Bir dük veya diffüz ile rotorun temizlenmesi hava akışına yoğunlaşabilir, kuşlar için 2-3 kez daha fazla güç çıkışı sağlar.Kad HAWTs ve VAWTs hala düşük çatı kullanımı için geliştirilmektedir.

Hybrid HAWT-VAWT Concepts

Birkaç geliştirici, aynı kulede VAWT'yi bir çatı altında tutan iki katlı sistemleri önerdi. Erken prototipler, düşük rüzgar ve çalkantılı yakalamak için 15-20 yıldan fazla bir enerji gösterdi.

Akıllı Kontroller ve Aktif Saha

Gerçek zamanlı rüzgar sensörleri (örneğin, binalarda LIDAR) kullanarak gelişmiş kontrol algoritmaları, HAWTs için eğitilmiş ve enerji yakalamasını öngörebilir. VAWTs için, bireysel bıçaklama mekanizmaları - temelde “basit” bir tasarım için çok karmaşık olarak kabul edilir - şimdi toplan ve başlangıç için deneme yapılır.

Yapı-Integrated and modüler Systems

Bir sonraki sınır, doğrudan bina zarflarına gömülür. Örneğin, “Wind Cube” konsepti, pencere açmaları veya yapısal sütunlar arasında VWT'leri kullanarak, binanın kendi kanalları rüzgarı ile modüler “turbine tuğlalar” arasında, her binayı ek bir arazi kullanımı olmadan küçük bir güç bitkisi yapabilir.

Kentsel Planlayıcılar ve Geliştiriciler için Pratik Rehber

Site Değerlendirme ve Rüzgar Kaynakları

Bir türbin seçilmesinden önce, mikro-siting analizi yapın. Üstteki yüksekliğe veya anemometriyi sitedeki birden fazla yükseklike kullanın. Binaların eğlenceli rüzgar (kırık hız) veya hangi türbülans yoğunluğun% 30'u altında olduğu yerlere bakın (yükseklikler)

Düzenleme ve Zoning

Yerel bina kodları ve havacılık kolaylıkları kontrol edin. Birçok şehir, özel izinler olmadan 15 m altında türbin yüksekliği kısıtlar. Gürültü yasakları, kamu alanları için maksimum dekanları sınırlandırabilir -VAWTs daha büyük olasılıkla katı sınırları karşılamak için. Heritage ve görüş-korridor korumaları HAWT'leri haklı çıkarabilir.

Finansal Teşvikler ve Grid Connection Bağlantı

Net metreleme, besleme tarifeleri veya yetki alanında mevcut yenilenebilir enerji kredileri yatırım yapmak. Bazı şehirler belirli sertifikasyonla karşılayan küçük rüzgar sistemleri için eleştirel izin verebilir (örneğin, IEC 61400-2 küçük rüzgar türbinleri için).

Topluluk Katılımı

Açık görsel simülasyonlar, gürültü etkisi çalışmaları ve yerel sakinleri ve işletmelere faydalar bekleniyor. mahalleyi tamamlayan estetik tasarım düşünün. Destek inşa etmek için gerçek zamanlı bir enerji ekranı dahil etmek için. Erken katılımın muhalefeti azaltır ve onay olasılığını artırır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Hem yatay hem de dikey eksenli rüzgar türbinleri, yüksek kuleler için tutarlı rüzgarlar ve kabul edilebilir gürültü ve görsel etkiler için farklı rollere sahiptir. VAWTs, sabit rüzgarlarda daha az verimliyken, her iki katlı şehirdeki yüksek performanslı geçiş koşulları için daha basit bir şekilde, daha basit bir şekilde, daha basit bir şekilde, daha büyük bir mimari esnekliği sağlar.