Giriş: Neden Şehirler Rüzgar Enerjisine İhtiyacı Var

Kentsel merkezler küresel enerjinin üçte ikisini tüketiyor ve karbon emisyonlarının ilgili bir payını üretiyorlar.Şehirler net-zero hedeflerine ve yenilenebilir enerji görevlerinden yoksundur, merkezi olmayan rüzgar türbinlerinin karmaşık hava akışıyla tanımlanması, sınırlı ayak izi ve sert titreşim düzenlemeleri ile ilgili olarak ortaya çıkıyor.

Kırsal ve deniz ortamlarında rüzgar çiftliklerine hükmeden üç eksenli türbin aksine, VAWT'ler temel olarak farklı mühendislik felsefesini sunar. dikey rotor milleri, rüzgarı yav mekanizmaları olmadan kabul etmelerine olanak sağlar ve kompakt, sık sık sık görsel daha düşük profilli tasarımlar büyük, ayrı yüklemeleri gerektiren bir bina mimarisine entegre edilebilir.

Dikey Axis Rüzgar Türbinleri Nedir?

Dikey bir Axis Wind Türbin, ana rotor milünün dikey olarak yönlendirildiği bir rüzgar enerjisi dönüştürücüdür, çünkü bu yapılandırma, dönen bıçakların dikey bir uçağa asılması ve jeneratöre, dişliye eşit derecede duyarlı olması anlamına gelir.

VAWTs'in birçok farkdan daha uzun bir geçmişi var. En erken bilinen rüzgar türbinleri, 9. yüzyılın Pers rüzgar değirmenleri gibi, yüksek verimlilik için kullanılan dikey eksenli makinelerdi. Modern çağda, 1970'lerde ve 1980'lerde hızlanan özel özellikleri bulmak için devam etti.

Anahtar Tasarım Variations

Modern VAWTs, tok üretmek için kullandıkları aerodinamik prensipe dayanan iki birincil kategoriye girer:

  • [FONT:0]Darrieus türbinleri:[Dönder:[Dönder: · Fransız mucit Georges Darrieus, bu tür tür tür yüzeyler, torklar arası bıçaklar tarafından üretilen asansör güçlerini kullanır. Klasik Darrieus türbinleri genellikle daha yüksek bir rotasyon hızlara ve verimlilike benzer, ancak tüm koşullar altında başlama mekanizmasına ihtiyaç duymazlar.
  • [FONT:0]Savonius Türbinleri: [DÜT:1] Bunlar sürüklenen cihazlardır, genellikle iki veya üç scooptan inşa edilmiş ve genellikle yüksek başlangıç tokları ile birlikte, düşük rüzgar hızlarında iyi çalışır ve mekanik olarak basittir ve sağlamdır.
  • [FONT:0]Hybrid ve roman tasarımları:[Dönetici: 0 ) Birçok çağdaş üretici, hem asansör hem de sürüklenme tasarımlarının elementlerini birleştirir veya performans geliştirmek veya gürültüyü artırmak için yollar dahil eder. Bazı tasarımları, düz ekranlarda yorulmaya ve düz ekranlı rotorlarda yorgunluk neden olabilecek bir helical değiştiriciyi kullanır.

Nasıl VAWTs, Yatay Axis Türbinlerinden Differ

VAWTs ile daha yaygın olan yatay Axis Rüzgar Türbinleri arasındaki temel fark, rotor ekseninin yönlendirmesinde yatıyor. Bu görünüşte basit fark boşlukları bir dizi operasyonel ve pratik ayrımına dönüştürür:

  • [FONT:0)Wind kabul:[DÜDÜDÜDÜDÜDÜSTRİYE: 0)Wind kabul:[FONT:0)Wind kabul:[FONT:0) ·[FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=TRNT=FONT=FONT=TRNT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=TRNT=FONT=FONT=TRNT=FONT=TRNT=FONT=TRNT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=TRNT=FONT=FONT=FONT=FONT=
  • [FONT:0]Component yerleştirme: [Dönetici: [Dönetici: · 1] HAWTs, jeneratörü, dişliyi ve kulenin üst kısmındaki diğer ağır bileşenleri, bakım için vinç erişimi gerektiren. VAWTs, bu bileşenleri zemin seviyesinde bulabilir, basitleştirme, denetim ve onarım.
  • [FONT:0]Structural Load:[Dönerge:[Dönerge: 0) HAWTs, her bıçakla dikey düzleme dönerken bıçaklar üzerinde döngüsel yükleme yapar, bu da bir uçakta döner, aynı şekilde bu yerçekimi deneyimlemezler, ancak her bıçak rotasyon sırasında farklı rüzgar koşullarından geçerler.
  • [FONT:0] Profil:[Dönetici:[Dönetici:0) VAWT'ler genellikle HAWT'den daha hızlı oranlarda çalışır, bu da bıçak ipuçlarının hava yoluyla daha yavaş hareket etmesini sağlar.Bu, kenar kürecikleri ve vortex'ten daha fazla aerodinamik gürültüyü azaltır.
  • [FONT:0)Visual etkisi:[Dönemli)[[Dönergeler:0) VAWT'ler genellikle HAWT'den daha kısa ve daha kompakttır. dikey formlar, daha az intrusive olarak algılanabilir ve bazı mimari tasarımlar onları bina cephelerine veya yapısal elementlere entegre edebilir.

VAWT'lerin kentsel ortamlardaki avantajları

VAWT'lerin özellikleri, kentsel çevrelerin çeşitli özel gereksinimleriyle uyum sağlar, onları şehirlerde dağıtılmış nesil için özellikle cazip hale getirir.

Omniyöner Rüzgar Yakası

Kentsel rüzgar modelleri ünlü kaotik. Binalar rüzgar geçişlerinden veya hızlı bir şekilde uzaklaşmasına ihtiyaç duyan, enerji ve artan mekanik aşınmaya ihtiyaç duyan yönsel değişimleri, enerjiyi anından itibaren yakalamak için gereken bir tür rüzgarın, aksi takdirde enerjinin toparlanabilmesini sağlayan çok yönlü akışlara yol açar.Bu yöndeki en geleneksel rüzgarın, aksi takdirde enerjinin toparlanabilmesini sağlar.

Compact and Space-Efficient Design

Kentsel emlak pahalı ve enerji üretimi için mevcut alan genellikle çatıları, balkonları, bina kenarları ve küçük geri dönüşleri ile donatılmıştır. VAWTs, HAWT'lere kıyasla yüklenen kapasite birimlerine kıyasla daha küçük bir alandır ve dikey yönelimi, daha küçük bir zemin ayak izi işgal eder.Birçok VAWTs doğrudan kule zeminlerini gerektiren çatı yapıları üzerinde durabilir.

Sessiz Operasyon

Gürültü, konut ve karışık kentsel alanlarda kritik bir endişedir. Rüzgar türbini gürültünün iki bileşeni vardır: sürücüden mekanik gürültü (gearbox, jeneratör, soğutma fanları) ve hava yoluyla hareket eden bıçaklardan aerodinamik gürültü. VAWT hem kaynaklarını iyi bir şekilde ele alır. çünkü jeneratör ve yavaş yavaş evlerden izole edilebilir, mekanik gürültüler işgal edilen alanlardan aktarılıyor. Low ipucu - operasyon en hassas aerodinamik gürültüyü en aza indirir.

Basitleştirilmiş Bakım

Sürücü-kömün bileşenlerinin veya yakın zemin seviyesindeki erişilebilirliği önemli bir operasyonel avantajdır. HAWTs için, her büyük hizmet operasyonu, her ikisinde de pahalı ve güvenlik risklerini taşır. VAWT bakım genellikle çatıda veya bina girişinin temelinde, standart araçları kullanarak ve ağır kaldırma ekipmanları kullanarak yapılabilir.Bu bakım maliyetlerini azaltır, her zaman en aza indirir ve rutin incelemeyi daha pratik hale getirir.

Yaban Hayatı için Geliştirilmiş Güvenlik

Rüzgar türbinleri bıçakları ile kuş ve kız çarpışmaları, özellikle de şehir içi ve şehir içi ve şehir dışı alanlarda gelişmiş bölgelerle etkileşim kurabilir. HAWTs, büyük süpürücük hızları ile, iyi belgelenmiş bir çarpışma riski yaratır. VAWTs, daha küçük bir rota hızları ile, daha küçük vahşi yaşam koridorları gelişmiş bölgelerin gelişmiş bölgelerin daha uyumlu hale getirilmesini önerirken, çarpışma oranlarını azaltır.

Kentsel VAWT Deployment için meydan okumalar ve değerlendirmeler

Avantajlarına rağmen, VAWTs şehir rüzgar enerjisi için evrensel bir çözüm değildir. Çeşitli teknik, ekonomik ve pratik zorluklar potansiyellerini anlamak için ele alınmalıdır.

Turbulence ve Şehirlerde Rüzgar Desenleri

Aynı türbülan rüzgar ortamı, VAWT'lerin HAWT'den daha fazla lütufla idare ettiği aynı tür rüzgar türbinini azaltır, çünkü yükleri ve türbinlerin en uygun şekilde çalışmasını sağlar.Aksiyel aerodinamik yüklemeler her bıçaktan kaynaklanan ısı geçişi, özellikle de sabit bir şekilde sabitlenebilir veya güvenli bir şekilde sabitlenebilir.

Enerji Çıktısı ve Verimliliği

VAWTs genellikle daha düşük bir güç kata sahiptir (toprak kinetik enerji miktarı mekanik enerjiye dönüştürülür) çünkü bu aralığın sonundaki Savonius tasarımları ile ilgili olarak, belirli bir rüzgar türbininin en yüksek teorik verimliliği, %59'luk bir HAWT'nin maliyetinin % 40-50'den daha az enerji üreteceği anlamına gelir.

Yapısal ve Tesis Edicileri

Bir bina üzerinde bir VAWT'yi kurmak, binanın doğal frekansına uyması gerektiğini ortaya koyar. Bunlar statik yükler (bin ve destek yapısının ağırlığı), dinamik yükler (iş sırasında gelen yükler ve güçler), ve rezonanslar ve muhtemelen yapılama önlemleri dahil olmak üzere, bina sahipleri ile çakışan frekanslar da rüzgarın içinden geçiş yapabilirler.

Ekonomik Faktörler ve Payback Dönemleri

Kentsel VAWT yüklemeleri ekonomi zorludur. VAWT'ler için kurulu kapasitenin maliyeti genellikle benzer derecelerden daha yüksektir, çünkü VAWT üretimi aynı miktarda elektrik maliyetinden daha yüksek değildir, ancak yüklemenin maliyetinin daha küçük ölçekli karbon yatırımlarının veya daha düşük kapasitelerin kentsel rüzgarın düşük olması durumunda daha düşük maliyetlidir.

Düzenleme ve İzin Verme

Kentsel rüzgar türbinleri karmaşık bir düzenleyici manzarayla karşı karşıyadır. Bina kodları rüzgar türbinleri için özel hükümler olmayabilir, proje geliştiricilerinin mevcut süreçlerle çalışmasını veya zaman alıcı ve pahalıya izin veren mühendislik kararlarına güvenmesini talep edebilir. Zoning düzenlemeleri, yapıların yüksekliklerini kısıtlayabilir veya yenilenebilir enerji ekipmanının görsel etkisini sınırlandırabilir.

Gerçek Dünya Uygulamaları ve Vaka Çalışmaları

Zorluklara rağmen, VAWTs dünya çapında kentsel ortamlarda dağıtıldı, gelecekteki yüklemeler için değerli veriler ve dersler veriyor.

Önemli bir örnek, ilk büyük ölçekli rüzgar türbinlerinden biri olan ve Kuzey Amerika'daki endüstriyel binalarda, binadaki fizibilitesinin ortaya çıktığı, yakın zamanda Avrupa'daki konut kulelerinin bir parçası olarak kamu binalarının bir ağının ortaya çıktığını gösteriyor.

Özellikle ilginç bir kullanım durumu, aynı çatıdaki güneş enerjisi sistemleri ile güneş enerjisinin tamamlayıcı nesil profilleri (günde, yaz) ve rüzgar (günde toplanıp kış aylarında) aynı zamanda, güneş panelleri ile karşılaştırıldığında, batarya depolama ihtiyacını azaltır.

Başka bir gelişmekte olan uygulama, düşük rüzgar hızlarında çalışabilme yeteneği ile birlikte, ağ geçidinin pratik veya yasaklayıcı maliyetli olduğu yerlerde dağıtılabilir ve düşük bakım gereksinimleri onları herhangi bir yöne götürme yeteneği ile bir araya getiremez.

[FONT:0)Dön kaynağı: [FONTT:0] ABD Enerji Rüzgar Enerjisi Teknolojileri Ofisi, VAWTs dahil olmak üzere, dağıtık rüzgar teknolojilerinin yararlı bir genel bakışını sunar. [FONT/eere/wind/paz/wind/paz-wind).

Şehir Rüzgar Enerjisinin Geleceği VAWTs ile

Şehir ortamlarında VAWT'ler için yörünge devam eden araştırma, teknolojik inovasyon ve gelişmekte olan politika çerçeveleri ile şekillendirilir.Viability ve benimsenmesine yönelik çeşitli eğilimler.

Teknolojik Yenilikler

Karbon fiber kompozitlerin ve hafif alaşımların kullanımı dahil olmak üzere maddi ve maliyet, yorgunluk direncini geliştirirken, ekstra baskı üretimi (3D baskı) yüksek rüzgarlardaki yükleri azaltmak için karmaşık bıçak geometrileri üretmek için araştırılır. Doğrudan-perverıcı bıçak mekanizmaları, rotasyon sırasında bıçakların aktısını ayarlamak, daha güvenilir ve uygun maliyetli hale getirmek, VAWT'lerin daha verimli bir şekilde çalışmasına izin vermek için daha düşük maliyetli hale getirmek.

[FONT:0)Dön kaynağı: [Dönetici: [Dönetici:0) Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) VAWT aerodinamik modelleme ve optimizasyon üzerinde araştırma yayınladı, mevcut durumda, [[ENFLT:2).

Smart Grids ve Yapı Sistemleri ile entegrasyon

Binalar daha akıllı ve daha bağlantılı hale gelirken, VAWT'ler, enerji yönetimi sistemleri (BEMS) inşa etmek, nesli optimize etmek, depolama ve gerçek zamanlı tüketim. Yerel meteorolojik veriler ve türbinin performans tarihi ile birlikte eğitim gören makine öğrenme modelleri kullanılarak tahmin edilebilir.Bu tahmin araçları, yüksek nesil boyunca inşaat operatörlerinin, yüksek nesildeki elektriksel işlemleri sağlamak, rüzgar enerjisinin geri dönüşümü sırasındaki operasyonel işlemleri artırmak için bina işletmeleri sağlar.

Politika Destek ve Kentsel Planlama

Belediye ve ulusal politikalar, şehir rüzgar enerjilerinin benimsenmesini önemli ölçüde etkileyebilir ve rüzgar-yılış tarifeleri, vergi kredileri ve dağıtılmış enerji sistemleri, VAWT yüklemeleri ekonomilerini geliştirebiliyor. Akışkan izin verme süreçleri, rüzgar türbinlerini açıkça ele alan model zoning kodları ve bina kodu güncelleştirmeleri, rüzgar-evre düzenlemeleri dahil olmak üzere proje geliştirmenin yumuşak maliyetlerini azaltabilir.

[FONT:0) Dış kaynak: [FONTT:0) ABD Çevre Koruma Ajansı Yeşil Güç Ortaklığı, dağıtılmış rüzgar dahil olmak üzere yenilenebilir enerji tedarikine rehberlik vermektedir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Dikey Axis Wind Türbinleri, kentsel ortamların kısıtlamaları ve fırsatları ile uyumlu olan eşsiz bir dizi yetenek sunar.Herhangi bir şekilde rüzgar yakalama, kompakt ayak izi, sessiz operasyon ve erişilebilir bakım onları, geleneksel yatay eksenli türbinlerin kullanılamayacağı yerdeki yenilenebilir nesil için uygun bir seçenek sunar. Ancak, daha düşük verimlilik, daha yüksek maliyet perkg, yapısal entegrasyon sorunları, ve düzenleyici engeller VAWT'lerin basit bir eklenti ve oyun çözümü olmadığını anlamayı gerektirir.

Kentsel planlamacılar için, bina sahipleri ve sürdürülebilirlik uzmanları, VAWTs, gelecekteki şehirlerin çeşitlendirilmiş yenilenebilir enerji portföyünün bir parçası olarak dikkate değerdir. Teknoloji olgun olmaya devam ediyor ve politika ortamı daha destekleyici hale geliyor, VAWT'ler, merkezi olmayan, dayanıklı ve düşük karbonlu enerji sistemlerinin bir parçası olarak değerlendirilebilir.Şehirlerdeki rüzgar, gereksiz yere tasarruf sağlamaması gereken bir kaynaktır.

[FONT:0]Dönem kaynağı:[Dönetici:[Dönetici:0) Dünya Rüzgar Enerjisi Birliği piyasa istatistikleri yayınlar ve küçük rüzgar ve kentsel rüzgar hakkında raporlar yayınlar.