Şehirler genişliyor ve enerji talepleri artıyor, sürdürülebilirlik arayışı, merkezi olmayan güç kaynakları karmaşık, şehir aktılarını karakterize eden rüzgar türbinleri (VAWTs) olarak ortaya çıktı, kentsel ortamlar için zorlayıcı bir teknoloji olarak, enerji üretimi için temiz bir şekilde üretmenin bir yolunu sunuyor.Mevcut araştırma ve gerçek dünya dağıtımlarında çizimler.

Dikey Axis Rüzgar Türbinleri Nasıl Çalışıyor

VAWTs dikey değişkenleri tarafından tanımlanır: ana rotor mil zemine perpendiculardır ve jeneratör ve şanzıman (eğer mevcutsa) geri kalanı veya tabana yakın.Bu yapılandırma, bir yaw mekanizması olmadan rüzgarı kabul etmesine izin verir.(QD)[Düzere göre, S- şeklinde bir şekilde, genellikle eğri veya doğrudan bıçaklarla birlikte).

Darrieus türbininde, aerodinamik asansör, rüzgar hızlarından daha hızlı bıçaklar kullanıyor, daha yüksek rotasyon hızlara ve efficilere ulaşıyor. Savonius Türbinler daha sonra scoops'ın konvex yanlarına güveniyorlar, çünkü daha düşük rüzgar hızlarında bile toklar üretiyorlar, daha düşük enerjileri azaltırlar.

Kentsel Çevrelerdeki Anahtar Avantajlar

VAWTs, sadece kırsal rüzgar türbinlerinin ölçeklendirilmiş versiyonları değildir; şehrin altyapısının belirli kısıtlamalarına hitap etmek için mühendisleştirilmiştir. Özellikle kentsel planlayıcılar estetik veya livability olmadan yenilenebilir nesillere entegre etmeye çalışmaktadır.

Compact ve Flex Installation

VAWTs, HAWT'lerin eşdeğer derece derece derecelendirilmiş gücünden daha küçük bir ayak izi işgal ediyor. dikey form faktörü, mevcut binalarda ön maliyetleri ve yapısal yüklemelerini azaltmalarına izin veriyor. Bazı üreticiler, parapets veya işaret gibi mimari özellikleri entegre ediyor.Çünkü jeneratör ve hareketli parçalar temel, kurulum ve bakımda ve bakımda vinçler veya uzun kuleler gerektirmezler, mevcut binalarda ön maliyetleri ve yapısal yüklemeleri azaltılabilir.

Düşük Gürültü ve Titreşim

Kentsel gürültü veya vücut genellikle mekanik ekipman çalışmasını kısıtlar. VAWT'ler genellikle bir buzdolabı veya hava durumu hızlarında daha az aerodinamik gürültüyü üretirler.Bir yaw mekanizmasının yokluğu ve daha da fazla baraj mekanik titreşimlerin yerleştirilmesi. Birçok kentsel VAWT modeli, birkaç metrede buzdolabı veya hava durumu ile karşılaştırılabilir ses seviyeleri üretir (40-50 dB)

Turbulent ve Değişken Rüzgarlarda Etkililik

VAWT'lerin en çok alıntı avantajı, bu kaotik akışlardan sürekli olarak enerji elde etme yeteneğidir (genellikle 2-3 m / 3 HAWT'ye kıyasla, düşük rüzgar hızlarında da enerji üretmeye başlar).

Bakım ve Güvenlik Ease

Tüm kritik bileşenler –jeneratör, şanzıman, frenler ve kontroller – zemin veya çatı seviyesinde erişilebilir. Bu, rutin denetimleri basitleştirir ve hızlı bir şekilde dönen bir rotor için ihtiyaç azaltır. Bina destekli kurulumlar için, bu aynı zamanda kaza ve hasar riskini azaltır. ek olarak, VAWTs genellikle vahşi yaşam için daha güvenli kabul edilir: kuşlar ve yaralar hızlı bir şekilde dönen bir yatay eksenden daha kolay tespit edebilir ve kaçınabilir.

Estetik İntegra

Modern VAWT tasarımları mimari ifadeler olabilir. heykel formları (gerekli helixes, sleek dikey bıçaklar) onlarla çatışmadan ziyade bina cephelerini tamamlayabilir. Birkaç üretici, renkli kaplamalarla türbinleri üretir, entegre LED aydınlatma veya şeffaf bıçaklar, bu estetik esnekliğin üstesinden gelir NIMBY (benim arka arkamda değil) yoğun mahallelerdeki rüzgar enerji projelerinin sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık kullanılan siyonları.

Meydanlar ve Mitigation Strategies

Onların sözüne rağmen, VAWT'ler yaygın kentsel kabul edilmenin birkaç engeli karşı karşıyadır. Mühendisler ve şehir planlayıcıları bu endişelerin her birini hafifletmeye yönelik stratejiler geliştirdi ve devam eden araştırmalar VAWT ve HAWT performansı arasındaki boşluğu daha da daraltmaktadır.

Aşağı Peak Verimliliği

Teorik maksimum verimlilik (Betz limiti) tüm rüzgar türbinleri için geçerlidir, ancak VAWT'ler genellikle yüksek değişken rüzgarlı sistemlerle% 35-45-50'ye kıyasla, yıllık enerji verimine göre, daha düşük enerji hızlarında enerji elde ederler (örneğin, düşük maliyetli bir şekilde sabitlenmiş olan rüzgar kontrol edilen rüzgarlı ölçümler için optimize edilmiş hava pompası ve yüksek çözünürlükte hızlanan) hızlanan yüksek çözünürlükte (örneğin, % 48-50 oranında).

Yapısal Yükler ve Yapı Bütünleşme

Mevcut bir binada bir türbin toplanması dikkatli yapısal analiz gerektirir. Türbin ağırlığı, rüzgar ve rotasyondan dinamik kuvvetler ve rezonans için dikkate alınmalıdır.Daha büyük binalar için uygun veya pahalı olabilir. Mitigation stratejileri hafif kompozit malzemeler (karbon fiber, alüminyum, takviye polimerler) ve barajlar kullanarak vibrasyonları absorbe etmek için kılavuzlar. Yeni inşaat, New York, Londra ve Tokyo gibi şehirlerdeki yerel bina kodları dahil edebilir.

Enerji ve Geri Dönüş Dönemi

Kentsel rüzgar kaynakları genellikle düşük ortalama hızlar ve yüksek turbulence yoğunluğu nedeniyle kırsal sitelerden daha fakirdir. Kötü bir site VAWT, yılda sadece birkaç yüz kilovat saat üretebilir, uzun bir gerileme süresine yol açar. Aynı çatıdaki güneş panelleri ile doğru site değerlendirmeleri (CFD) modelleme, ve tarihi hava verileri temellenebilir.

Gürültü ve Titreşim (Revisited)

Genellikle sessiz olsa da, bazı VAWT modelleri düşük frekanslı bir hum veya bıçak bataklığı üretir; yakın zamanda monte edilen yüklemeler ile sabit bir şekilde sabitlenebilir.Grup 61400-11) tüm yardımcı olabilir.

Estetik ve Arazi Kullanımı

İyi tasarlanmış bir VAWT bile, bina sahipleri veya komşular tarafından reddedilebilir, eğer taşeron yapılara yerleştirilse, otoyol arabuluculuk ve tasarım özelleştirmesinde yatıyor. Bazı mimarlar, VAWT'leri bir binanın yeşil kimlikleri ile iletişim kurabilen, çok fazla yeşil çatı veya oturma duvarları gibi görünür özellikler içeriyor.

Teknolojik Yenilikler VWT Kabul Ediyor

Çeşitli gelişmeler, VAWT'ler kentsel uygulamalar için daha uygulanabilir ve maliyet-malzegen hale getiriyor.

Malzemeler ve İmalat

Karbon fiber-reinforced kompozitler bıçakların daha hafif, sert ve daha dayanıklı olmasını sağlar. Ekletme üretimi (3D baskı) hızlı prototipleme ve özel bıçak profillerinin üretimine olanak sağlar. Bazı şirketler bambu ve biyo-resin bıçaklarını tamamen biyogradlanabilir bir tür için keşfediyorlar ve mühürler 10 ila 15 yıl boyunca bakım aralıklarını uzatıyor.

Hybrid and Contrarotating Designs

Bir Savonius'un Darrieus ana rotoru ile bir araya gelmesi, göreceli rüzgar hızını etkili bir şekilde kısaltan ve aynı alandan daha fazla güç üreten bir türe sahip olur.Bu tasarımlar laboratuarlarda ve niş yüklemelerde yol açıyor.

Bina-Integrated Wind Türbins (BIWTs)

VAWTs fiziksel olarak bina mimarisine entegre edilebilir - Londra'daki rüzgar scoopları, bu eğlenceli hava veya köprü raylı sistemlerde yer alan havalar içinde, köprü rayları boyunca. Bahreyn Dünya Ticaret Merkezi ünlü olarak üç HAWT'yi kullanıyor, ancak Guangzhou ve Strata SE1 gibi yeni projeler, binadaki hava kirliliği müdahalelerini yapısal çerçevelerine dahil ediyor. BIWTs binadaki elektrik altyapısını ve ortak yükleri dengelemek için binayı finanse edebilir.

Akıllı Kontroller ve Grid Entegrasyon

Mikrokontroller ve IoT sensörleri, VAWT'lerin karmaşık değişiklikler olmadan şebekeye, frenlemeye ve güç elektroniklerine gerçek zamanlı olarak rüzgar koşullarına ve şebeke taleplerine dayanarak aşırı enerjiyi su ısıtıcılarına veya batarya bankalarına, yüksek oranda optimize etmelerine olanak sağlar. Standart dönüştürücüler, ağ destekli işlemi karmaşık değişiklikler olmadan sağlar ve birçok fayda şirketi küçük rüzgar tesisatlarına net bir şekilde sunar.

Vaka Çalışmaları ve Gerçek Dünya Uygulamaları

Çeşitli yüklemeler, kentsel VAWT'lerin potansiyel ve sınırlamalarını göstermektedir.

[FONT:0]Case Çalışması 1: Dublin Dizisi.[DÜDÜ] 2019'da Dublin Şehir Konseyi, bir belediye binasının çatısında beklenmedik bir blokaj nedeniyle beş H-rotor VAWT’nin yargılanmasını istedi. Proje, yoğun gelişim için 4,200 kWh'lik bir birim üretti.

[FONT:0)Case Çalışması 2: Kopenhag'ın Limanı Türbinleri [Dönder: 1) Kopenhag su cephesi boyunca, üretici Rüzgarı'ndan gelen bir sıra (şimdi Envergate) 1 kW puanla kuruldu, küçük bir perakende kompleksi ve kamu Wi-Fi noktaları için güç tedarik etti.

[FONT:0)Case Çalışması 3: Tokyo'nun Çatı Mikrogrid'i [Dönetici: 1) Bir Tokyo ofis binası, altı Savonius-Darrieus hibrit VAWT'nin 50 kW'ı yanında, binanın yıllık elektrik tüketiminin% 12'sini karşıladı, bu türbin yaklaşık üçte birine katkıda bulunan türbinler ile çatıyı yeniden yapılandırdı.

VAWT'lerin Geleceği Akıllı Şehirlerdeki Rolü

Şehirler hırslı sürdürülebilirlik hedeflerini benimsemişken, VAWTs, şebeke kesintileri sırasında direnç artırmak için batarya depolama ile entegre edilebilir: Nesnelerin İnterneti (IoT) ve akıllı şehir platformları – nabinler gerçek zamanlı nesilleri, rüzgar hızlarını ve yapısal sağlık verilerini rapor edebilir, tahmin edilebilir bakım ve talep yanıtlarını sağlar.

Politika desteği büyüyor. Birkaç Avrupa ülkesi, şehir bölgelerindeki küçük rüzgar tesisatları için yem tarifeleri veya sermaye sübvansiyonları sunuyor. ABD, dünya çapında 100'den fazla şehir, VAWT'leri iklim eylem planlarına dahil ederek, VAWT'ye uygun performans ve güvenlik standartları üretiyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Dikey eksenli rüzgar türbinleri kentsel enerji zorlukları için bir panacea değil, ancak yenilenebilir enerji aracında pratik, gelişen bir araç temsil ediyor.Enerjiyi çalkantılı rüzgarlar, kompakt ayak izi, düşük gürültü ve estetik esneklik onları geleneksel yatay-kırık makineler için eşsiz bir şekilde uygun hale getiriyorlar ve operasyonel olarak diğer enerji kaynaklarını azaltabilecek şekilde güçlendiriyor.