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風力發(fā)電新選擇-無葉片風力發(fā)電機 復(fù)材云集|復(fù)合材料

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-08-04 17:16:39    瀏覽次數(shù):540    評論:0
導(dǎo)讀

提起風力發(fā)電機,你的腦海中是不是立刻浮現(xiàn)出三葉片白色大風車?除了這經(jīng)典的造型之外,真實的風力發(fā)電機還有著各種魔性的造型。

提起“風力發(fā)電機”,你的腦海中是不是立刻浮現(xiàn)出“三葉片白色大風車”?

除了這經(jīng)典的造型之外,真實的風力發(fā)電機還有著各種魔性的造型。

風車作為風電機的“鼻祖”,在荷蘭發(fā)揮了巨大的排水作用,從而聞名世界。四葉片荷蘭風車的形象也深入人心。

 

美國西部的多葉片提水風車曾經(jīng)也廣為流行。多支葉片可以使整個風輪產(chǎn)生較大的功率,提供更充足的動力。

 

四葉片甚至多葉片風車已經(jīng)成型,為什么到風力發(fā)電機上,變成了三葉片呢?

葉片數(shù)目不會直接影響能量利用率,相反,葉片數(shù)目過多會干擾空氣流動,降低風能的利用率。風能利用設(shè)備最多只能捕獲風中59.3%的動能,并加以利用。這么說來,風力機哪怕只有一支葉片,也可以產(chǎn)生同樣多的電。

 

不過,單葉片風電機并沒有成為主流。單只葉片會使風輪極度不平衡,嚴重威脅整個風電機組的安全性。想象一下,一大團衣服纏繞在一起甩干時的樣子……整個洗衣機會劇烈振動,甚至直接罷工。

對稱的兩支葉片可以改善這種受力不平衡的狀況,但依然不夠穩(wěn)定,在更理想的載荷控制技術(shù)出現(xiàn)之前,雙葉片風電機的應(yīng)用依然會受到限制。

 

三葉片風力機因其最佳的布局形式解決了平衡的問題,也最常見。

有的廠家將風力機“化整為零”,使用多支小葉片,變身為四頭十二臂


 

其實,無葉片,也能發(fā)電

Aeromine的無葉片風力發(fā)電機

通過使用與賽車尾翼類似的設(shè)計,風力發(fā)電機在屋頂上工作,沒有暴露的葉片,占用的空間遠小于太陽能電池板。

風力發(fā)電的限制:前期成本、維護要求、噪音

Aeromine 空間更小 發(fā)電量更大

靜止不動的渦輪機可以產(chǎn)生比太陽能電池板多50%的能量,而占用的空間只有不到太陽能電池板的10%。
風力發(fā)電的原理:伯努利效應(yīng)

 

伯努利效應(yīng)是指氣體和液體如果以不同的速度在物體周圍流動,流動較慢的流體(如空氣)將比流動較快的流體產(chǎn)生更大的壓力,并且這迫使物體朝向更快移動的流體。風力渦輪機的葉片帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),為發(fā)電機提供電力。

Aeromine結(jié)構(gòu)原理

因為渦輪發(fā)電機安裝在里面,它既不受極端天氣的影響 也不受人和動物的影響。沒有暴露的活動部件 這意味著更少的維護。它還可以在風速低至約每小時8公里的情況下運行。相比之下,傳統(tǒng)風力渦輪機需要大約每小時15公里或更高的速度才能運行。

成本與太陽能接近,發(fā)電效率遠高于太陽能

 

該公司參加了2021年美國國防部組織的“重新想象能源挑戰(zhàn)”。他們的5千瓦的渦輪機參加了比賽,并估計每臺渦輪機每年可生產(chǎn)14.3兆瓦時的電量。從這個角度來看,5千瓦的額定功率相當于平均21個屋頂太陽能系統(tǒng)的功率。據(jù)估計該風力渦輪機的安裝成本約為每千瓦2400美元,而太陽能電池板的成本約為每千瓦1655美元。

Aeromine首批應(yīng)用場景為大型平臺的屋頂

 

Aeromine的首批應(yīng)用是大型平坦的屋頂建筑,比如倉庫、數(shù)據(jù)中心和大型零售商店。由于不能調(diào)節(jié)方向,它們最適合風向變化不大的地方。每個風力渦輪機間隔約4.6米 面向主導(dǎo)風向。中間為太陽能電池板留出了空間,從而與太陽能互補。

荷蘭IBIS 開發(fā)類似的“能量巢”

 

荷蘭公司IBIS動力已經(jīng)展示了將太陽能電池板與小型渦輪機結(jié)合在一起的好處,并采用了一種稱為能量巢的安裝形式。將小型渦輪機、煙囪和太陽能電池板集成到 IBIS 所說的模塊化動態(tài)雕塑中,以最大限度地提高單個屋頂?shù)陌l(fā)電量。

“能量巢”的背后:文丘里效應(yīng)

 

該公司聲稱,這種安排提供的能量是太陽能電池板單獨產(chǎn)生的能量的6倍。這里用到的是文丘里效應(yīng)。當流體通過狹窄的空間(如漏斗)時,其速度會增加。

能量巢的發(fā)電量是太陽能板的6倍

 

IBIS聲稱,能量巢利用文丘里效應(yīng)將風速提高了140%至160%。它的渦輪機也可以在風速低至每小時4.5英里時工作 。同時,太陽能電池板在一個升高的平臺上進行了位移優(yōu)化,這意味著覆蓋的面積比整個屋頂?shù)拿娣e略大。當風在太陽能電池板下行進時,風會冷卻太陽能電池板,這可以轉(zhuǎn)化為10%到25%的效率提升。

IBIS的試點發(fā)電量:140兆瓦/年

 

IBIS 在哈斯杰山頂建造了一個能量巢,位于荷蘭埃因霍溫市的一座70米高的住宅樓上。這個能量巢有296塊太陽能電池板和4個渦輪機。估計這些組件每年將產(chǎn)生不少于140兆瓦時的電力。
像“能量巢”、Aeromin這樣的概念告訴我們,小型風力渦輪機不僅可以獨立發(fā)揮作用,而且可以產(chǎn)生更大的影響,使我們的可再生能源多樣化。

 
(文/小編)
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