Vindmølle uden vinger

Denne artikel kan indeholde upubliceret arbejde eller ubekræftede udsagn (januar 2019).

Du kan hjælpe ved at tilføje referencer eller fjerne ikke-offentliggjort indhold. Se diskussionssiden for flere detaljer.

En bladløs vindmølle er en anordning, der tillader produktion af vindenergi , som er kendetegnet ved fravær af det roterende system, der findes på den konventionelle model. Det gør det muligt at udnytte vindens kinetiske kraft for at omdanne den til elektrisk energi . Imidlertid har de udviklede prototyper ikke den samme struktur, selv om fraværet af knivene er fælles for alle disse modeller. Nogle af dem vil være forbundet med jorden ved tilstedeværelsen af ​​lodrette master, mens andre er designet som lommesystemer.

Der er derfor mange forskelle mellem disse vindmøller, som adskiller sig fra de nuværende vindmøller.

Saphonian

Denne nye prototype af en vindmølle blev designet inden for den tunesiske opstart Saphonian Energy , under navnet "Saphonian", med henvisning til den kartagiske vindgud , Baal Saphon . Det oprindelige mål var at producere grøn elektricitet i hele Afrika for at levere den til udviklingslande og i lande, hvor energiforbindelser ikke er mulige. Dette nye system tager også højde for fremtidige generationer for respekt for miljøet og bevarelse af ressourcer, hvilket er et af hovedformålene for opfinderne. Imidlertid er udviklingen af ​​denne alternative vindmølle også en del af et bæredygtigt udviklingsprojekt for at bevare det miljø, vi lever i, og i sidste ende bidrage til udviklingen af ​​vedvarende energi. Denne nye innovation betragtes derfor som en ”gennembrud” innovation med det formål at stoppe eller begrænse brugen af fossile brændstoffer .

Historisk

Fremstillingsprincip og driftsform

Saphonian er derfor præget af et innovativt system, "Zero Blade Technology". Denne teknologi, som der er indgivet patent for, har ingen blade. Hele det roterende system, som er den centrale kerne til skabelse af energi, er blevet erstattet af et kompakt legeme i form af et buet sejl for at kompensere for dette fravær af knive. Denne nye prototype vil følge vindens bevægelse ved at bevæge sig på en tredimensionel måde og ved at trække en knude frem og tilbage. Dette system fanger således den kinetiske energi produceret af vinden for at omdanne den til mekanisk energi . Denne energi vil virke på stempler, der genererer hydraulisk tryk . Denne trykstigning vil således være i stand til at blive brugt på niveauet med de hydrauliske generatorer til at producere elektricitet eller til at blive lagret i en hydraulisk akkumulator for at reducere intermitteringseffekten.

Egenskaber

Fra et økologisk synspunkt præsenterer denne nye prototype nogle vibrationer, som muligvis kan opfattes af kvarteret. Denne mangel på et rotationssystem, på den anden side, gør det muligt ikke at forstyrre kommunikation bølger, samt for radio- , tv og civile og militære afsløring radarer . De fugle og flagermus ville blive mindre påvirket af dette system på grund af fraværet af vinger. Imidlertid er strukturen fortsat en hindring i luftrummet, især maskiner med høj kraft, og udgør derfor en risiko for trækfugle i dårlig sigtbarhed om natten eller i dårligt vejr.

Energilagring er mulig via en hydraulisk akkumulator .

Med hensyn til affaldshåndtering frigiver som enhver vedvarende energi ikke drivhusgasser ved idriftsættelse . Dens fremstilling kræver heller ikke brug af mange ressourcer, og vedligeholdelsesoperationer er relativt lette.

Efter den omfattende undersøgelse, der blev udført af opstarten, kunne den maksimale effektivitet af Saphonian, oprindeligt begrænset til Betz-grænsen, der bestemte, at den del af vindens kinetiske energi, der omdannes til mekanisk energi, ikke kan overstige 59%. blevet overskredet.

Imidlertid producerer den energi intermitterende, fordi mastens højde ikke tillader den at nå områder, hvor vinden er mere konstant. Fraværet af vind tillader således ikke, at det producerer energi.

Implantation

Disse nye vindmøller har ingen begrænsninger for deres installationssted, de kan arrangeres i mange rum. Faktisk er de begrænsninger, som kan være forbundet med radar bølger til og støj ikke blive taget i betragtning. Formen på denne vindmølle letter transport og installation. Det giver derfor brede installationsmuligheder, som endda kan strække sig ud i byområder på trods af tilstedeværelsen af ​​turbulente vinde. Faktisk ville sidstnævnte gøre det muligt at øge den aerodynamiske kraft af Saphonienne og dermed reducere omkostningerne forbundet med forbindelserne på netværket .

Skæbnen til denne vindmølle

At opnå et internationalt patent i 2013 gjorde det muligt for virksomheden at opnå samarbejde fra en indisk bank om at oprette en kontrakt om installation af et vindmøllepark bestående af 50 saphonians, der leverer energi på 20  kWh hver.

Vortex: Vindmøllen uden ellipse

Den Vortex bladeless vind vindmølle er en bladeless vindmølle opfundet af en spansk start skabt af David Yáñez, David Suriol og Raúl Martín. De tre mænd havde ambitionen om at producere elektricitet i boligområder , hvilket fik dem til at designe denne vindmølle uden en ellipse.

I 2013 blev star-tup født takket være finansiering fra Repsol, et spansk olieselskab.

I øjeblikket markedsføres disse vindmøller endnu ikke, de er i færd med industrialisering. Opstarten afventer certificeringer og godkendelser, der skal integreres i byplanlægninger. Holdet håber at være i stand til at producere 4 kilowatt generatorer til enkeltpersoner. Det langsigtede mål er en 1 megawatt generator i en højde på over 150 meter. Tre forskellige formater er planlagt af designerne:

Operation

Luftvirvler er normalt en reel begrænsning for strukturer . Disse forårsager effektivt stærke vibrationer, som kan beskadige strukturer. Det er netop dette koncept, at opfinderne af vindmøllen uden en ellipse anvendes.

Strukturen tiltrækker hvirvler, der udvikler sig ved frekvenser bestemt i henhold til den hastighed, hvormed vinden bevæger sig, når frekvensen af ​​hvirvler eller hvirvler falder sammen med frekvensen af ​​strukturen, kan energien absorberes og toppes gennem til aeroelastisk kobling. Dette middel til transmission af energi kommer fra en væske (luft) til en struktur. Derudover øger selvafvisende magnetiske diske svingninger .

I sammenligning med en konventionel vindmølle svinger turbinen, hvilket producerer bevægelse og forskydning. Systemet er baseret på de samme principper som en generator  : elektromagnetisk induktion .

Til dato er kun to prototyper (4 og 6 meter høje) blevet testet under reelle forhold.

Brugte materialer

De anvendte materialer ligner meget dem, der anvendes til konventionelle vindmøller.

Masten er lavet af en komposit af glasfiber og kulstof. Det er disse materialer, der gør det muligt for masten at svinge i vinden og drage fordel af vortexeffekten. Stangen ved foden af ​​masten er lavet af kulfiber, og dens bevægelse inden i en lineær generator genererer elektricitet.

Der gøres en stor indsats for at genbruge sammensatte strukturer, især dem, der er baseret på kulfiber på grund af de høje omkostninger ved nye fibre. Glasfiber er sværere at opgradere. Slibning af en vindmølleblad producerer næsten 7 ton glasfiberaffald samt støv, der er sundhedsfarligt.

At komme op

Den bladløse vindmølle reagerer hurtigere på ændringer i vind, fordi den opfanger svingninger i alle retninger.

Dens størrelse og dets karakteristiske egenskaber gør den ret lys.

Indledende tests viser, at vortex fungerer ved mindre end 20 hertz, hvilket betyder, at det vil være stille. For vind med en hastighed på 16 m / s svingede tårnet ved ca. 4 hertz. I kraftig vind ændrer et synkroniseringssystem i controlleren den naturlige resonansfrekvens i strukturen.

Starten forventer derfor en reduktion på 53% i byggeomkostninger, 51% i driftsomkostninger, 80% i vedligeholdelsesomkostninger, 40% i CO 2 -emissioner. endelig ville den producerede energi have en lavere pris på 40%.

Den største ulempe ved denne nye struktur er dens rentabilitet, som synes lavere.

Sammenfattende er disse nye generation af vindmøller mindre produktive end en konventionel vindmølle (ca. 30% mindre udbytte), men de optager mindre plads, så installationen er lettere og koster mindre.

Selvom undersøgelserne synes lovende, er vortex-vindmøllen endnu ikke på markedet. Meget flere data skal indsamles og mere test udføres inden kommerciel vedtagelse eller endog vedtagelse af producenter.

Windbelt

Ligesom opfindelsen af ​​Vortex-vindmøllen var det efter sammenbruddet af Tacoma Norrows-broen, at Shawn Frayn havde ideen til at opfinde Windbelt.

Windbelt er en innovation, der drejer sig om to grundlæggende principper: "Aero elastisk flutter" og elektromagnetisk induktion.

Princippet om "Aero elastisk fladder" involverer aerodynamiske kræfter, der virker på en struktur, der muliggør opnåelse af en selvdrevet højenergisvingning. Aeroelastiske vibrationer kan forekomme i ethvert objekt, der udsættes for vind.

Princippet om elektromagnetisk induktion kommer fra Michael Faraday. Den elektromagnetiske induktion er produktion af strøm gennem en leder i et magnetfelt, der skifter. I praksis vil et skiftende magnetfelt påført gennem en ledende ledning i et lukket kredsløb generere elektricitet.

Det var Shawn Frayn, der i 2004 opfandt denne enhed til opsamling af energi, og som den begyndte at blive testet i laboratoriet .

Komponenter og funktionsprincip

Det er det fleksible polymerbånd strakt mellem understøtninger placeret på tværs af vinden, der omdanner luftens eller vindens kraft til bevægelse. Det er denne svingning, der skaber en elektrisk strøm. Faktisk vibrerer membranen under virkningen af ​​et aeroelastisk slag. En magnet er placeret på sidstnævnte i hver ende . Magneternes vibrationsbevægelse fremkalder en strøm ved elektromagnetisk induktion i pickupspolerne.

Windbelt består af:

Fordele

Denne enhed synes mere egnet i lille skala, fordi der ikke er gear og lejer, hvilket gør den til en meget vejrbestandig vindmølle.

Vindbæltet kan justeres for at optimere aeroelastiske vibrationer. Det kan derfor fungere ved forskellige vindhastigheder og endda ved lave vindhastigheder. Producenter forventer, at enheden varer i 20 år. Denne temmelig forenklet installation kunne nemt ske i udviklingslandene lande . Windbelt vil således blive brugt til at levere lys i by- og landdistrikter.

Udfordringer at overvinde

Windbelt-teknologien er stadig på prototype-stadiet. Selvom mange laboratorieresultater på skalamodeller er positive, er der flere kontroverser om disse vindmøller. Nogle siger, at tallene stadig er ret skuffende, og at enheder i større skala kan mislykkes og kollapse, ligesom Tacoma Bridge, der inspirerede Shawn Frayne. Shawn Frayne indikerer, at Windbelt-enheden i øjeblikket producerer temmelig konstant energi ved vindhastigheder mellem 4 og 15  m / t . Ved højere vindhastigheder er stigningen i energiproduktion ikke signifikant proportional med stigningen i vindhastighed. Frayne indrømmer også, at Winbelt sandsynligvis ikke ville modstå vind over 50  mph .

Indtil i dag er det derfor fortsat at designe disse vindmøller i fuld størrelse.

Typhoon turbiner

Global opvarmning indebærer også opvarmning af havene. Forskere forudsiger derefter flere og mere kraftige orkaner og tropiske storme. Disse massive vejrfænomener kan skabe vindhastigheder på over 150 miles i timen, hvilket er en stor mængde energi.

En japansk ingeniør, Atsushi Shimizu mener, at disse store mængder energi genereret af stærke vinde kunne løse problemet med grøn energi i Japan. Shimizu opfandt derfor en vindmølle formet som en ægskruer, der er designet til at modstå stormens kræfter og bruge den leverede energi til at generere elektricitet.

En moden tyfon producerer et niveau af kinetisk energi "svarende til ca. halvdelen af ​​verdens elproduktionskapacitet" ifølge Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory.

Ifølge Shimizu kunne energien fra en tyfon drive Japan i 50 år.

Historisk

Operation

Vindmøllen "tyfonturbiner" er en generator med lodret akse, der bruger Magnus-effekten .

De tre cylindre placeret omkring en lodret akse bruger Magnus-effekten til at rotere, hvilket igen får hele systemet til at rotere. Magnus-effekten gør det muligt at opnå et typisk niveau af kontrol på vindmøllevingerne. Turbinens hastighed kan reguleres ved at regulere cylindernes rotationshastighed. Dette er for at undgå for kraftig rotation under kraftig vind og dermed for at undgå skader på konstruktionen og dens motor. Således kunne elproduktionen være kontinuerlig, selv i tilfælde af en cyklon.

Denne form hjælper med at forhindre fuglekollisioner og lavfrekvent støjemission fra den roterende turbine.

Udfordringer for fremtiden

Challenergy-firmaet sigter mod at installere "tyfonturbinerne" på offentlige steder som hospitaler, skoler og beredskabscentre. Disse infrastrukturer kræver mindst 10 kilowatt elektricitet. For at generere denne mængde energi ville det tage en vindmølle med en diameter 10 gange større end de allerede testede prototyper. Sådanne dimensioner udgør en stor udfordring for virksomheden.

Atsushi Shimizu vil også gerne installere disse vindmøller på Tokyo Tower eller på olympiske spillesteder.

Målet er også at installere disse nye generation af vindmøller, hvor tyfoner er de mest voldelige, såsom Filippinerne. Dette øland, som Japan, oplever adskillige tyfoner hvert år. De er derfor ideelle steder til storskalig produktion af vindenergi.

Målet er at kanalisere den enorme energi, der produceres af tyfoner for at generere elektrolyse af havvand og producere brint, som kan lagres.

I løbet af de næste 20 år har virksomheden til formål at bygge generatorer på størrelse med gigantiske propeller.

Andre relaterede systemer

Den turboshaftmotor opererer på princippet om Magnus effekten dog uden at producere elektricitet, der ligner dette.

Noter og referencer

  1. Saphon energi. Saphon Energy vinder Gulfstream Navigator Award 2015 i 7 Savannah, Georgia, USA. sd http://www.saphonenergy.com/
  2. wajjahni. Den tunesiske opstartssafon-eneregi. sd http://wajjahni.com
  3. Galtier, Mathieu. Ugens opstart: Tunesiske vindmøller uden vinger eller rotation dukker op internationalt. sd https://www.jeuneafrique.com
  4. energi, Saphon. Mediebibliotek. sd http://www.saphonenergy.com
  5. Havudveksling. Vinderen af ​​Gulfstream® Navigator Award i 2016. sd https://www.oceanexchange.org/
  6. Gratis patenter. SYSTEM FOR KONVERTERING AF VINDENERGI sd http://www.freepatentsonline.com
  7. GNT. Saphonian: den bladløse vindmølle. sd https://www.generation-nt.com
  8. Garric, Augrey. Snart vindmøller uden vinger? sd http://ecologie.blog.lemonde.fr
  9. Engineering. Vortex Bladeless genererer kraft fra vind uden knive. sd https://www.engineering.com
  10. Ophold, Yohan. Disse nye slags vindmøller fungerer uden knive! sd https://sciencepost.fr
  11. Ingeniørarbejde. Vortex Bladeless genererer kraft fra vind uden knive. sd https://www.engineering.com
  12. Composite Journal. Fremskridt inden for genanvendelse af glasfiberkompositter. sd https://journalducomposite.com
  13. Patel, Sonal. Ny tilgang giver bladeløs vindmølle. sd https://www.powermag.com
  14. nice, Denis. VORTEX BLADELESS: SPANSK OPFINDELSE af BLADELESS WIND TURBINE. sd https://positivr.fr
  15. Windbelt elektrisk vinddrevet generator demo. Instrueret af Upbeatnik. sd
  16. (IRJET), International Research Journal of Engineering and Technology. Elproduktion ved hjælp af vindbælteknologi. sd https://www.irjet.net
  17. fremtid. WindBelt Technology - gode vibrationer. sd https://thefutureofthings.com
  18. digitaltrends. Vindmølle, der drives af tyfoner, sigter mod at suge energi fra en naturkraft. sd
  19. CNN. Stormjagere: Typhoon-turbinen, der kunne drive Japan i 50 år. sd http://edition.cnn.com
  20. MATSUNAKA, YASUO. Magnus-effekt: Challenergy målretter mod ren energi med en ny type vindmølle. sd https://www.autodesk.fr

Se også