РадиоЛоцман - Все об электронике

Ветряные турбины для низких скоростей ветра преодолевают ограничение закона Беца

Журнал РАДИОЛОЦМАН, июнь 2014

Lee Teschler

Machine Design

Разработчики ветрогенераторов часто со скептицизмом относятся к идее ветряных турбин, способных эффективно работать при низких скоростях ветра. Датская компания Archimedes пошла своим путем, использовав конструкцию, более похожую на водяное колесо, нежели на традиционную ветряную турбину.

Многие разработчики ветряных турбин коммунального масштаба, то есть, работающих в условиях городской застройки, не верят в возможность эффективного получения энергии при малой скорости ветра, или в районах, где потоки ветра непостоянны. В своей аргументации они опираются на закон Беца, определяющий максимальное количество энергии, которую можно получить от ветрогенератора. Закон основан на принципах сохранения масс и момента импульса воздушного потока, проходящего через абстрактный идеальный цилиндр, извлекающий энергию из потока ветра. Здесь подразумевается, и это важно подчеркнуть, что речь идет о турбинах, роторы которых имеют аэродинамические лопасти. Закон Беца гласит, что никакая турбина не может преобразовать более 59.3% кинетической энергии ветра. На практике городские турбины обычно достигают 75% … 80% предела Беца. Таким образом, при низкой скорости ветра для работы генератора просто не хватает энергии.

Ветряные турбины для низких скоростей ветра преодолевают ограничение закона Беца
Городская турбина Liam F1 компании Archimedes.

Один из способов, позволяющих обойти эту проблему малых скоростей, заключается в том, чтобы отказаться от использования аэродинамических лопастей и использовать что-то, больше напоминающее водяное колесо, чем классическую ветряную турбину. Этот подход лег в основу городской турбины, разработанной датской фирмой Archimedes, и названной Liam F1. Лопасти турбины имеют форму винта Архимеда. Примечательно, что винты Архимеда часто используются в конструкциях гидросистем с низким напором. При этом они имеют кривую эффективности, плоскую в широком диапазоне скоростей потока.

Мэринус Миремет (Marinus Mieremet), соучредитель Archimedes, говорит об этом так: «Вообще говоря, между фронтальной и тыльной сторонами лопастей ротора ветряной турбины существует разница давлений. Однако в случае с Liam F1 это не так. Разница давлений создается пространственной фигурой спиральной лопасти. Это намного улучшает характеристики турбины, ротор которой начинает вращаться даже тогда, когда ветер дует на него под углом 60 градусов. Нам не потребовалось дорогие программы, поскольку из-за конической формы турбина автоматически разворачивает себя в оптимальном направлении относительно ветра. Точно так же, как флюгер. И, поскольку турбина оказывает минимальное сопротивление, она практически бесшумна». Миремет добавил также, что ее эффективность равна примерно 80%.

Ветряные турбины для низких скоростей ветра преодолевают ограничение закона Беца
Турбина, сконструированная компанией Wind Sail Receptor.

Вращение турбины начинается при скорости ветра порядка 4.5 миль в час. Ее максимальная выходная мощность достигает 1.5 кВт, когда ветер дует со скоростью чуть большей 11 миль в час. Компания сообщает, что ее разработка адресована частным домовладельцам.

Archimedes – не первый разработчик ветряных турбин, пошедший по пути использования принципа водяного колеса. Компания Wind Sail Receptor из Невады конструирует похожие на детские вертушки турбины, физика работы которых гораздо ближе к гидро-, чем к аэродинамике.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Wind turbines for low wind speeds defy Betz limit efficiency

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения (только последние 20 сообщений):Полный вариант обсуждения »
  • Я просто хотел показать, что обосрать любую идею легко! Я рад, что еще остались те, которые что то ищут, а не только обсерают других.
  • Дебильную идею обосрать легко. Или умную, но непонятно изложенную. Если идея грамотная - она рано или поздно принесет пользу.
  • Идея не дебильная и изложена вполне понятно, но вопрос с пониманием... Ведь там чудес не обещают. Если сталкивались с рекламой "Ротор Онипко", то там как раз и есть маркетинговые обещания чудес... У голландцев всё реально показано и характеристики приведены чётко (может "трудности перевода"?)
  • Очередная игрушка для богатых мальчиков, желающих выделиться. Затраты точно не окупятся, да и иудень такая и даром не нужна. Все давно придумано. Горизонталка - 3 лопасти, вертикалка савониус, дарье или угринский, все остальное от лукавого.
  • И для работы от самого тихого ветра тангенциальная турбина с конфузором.
  • 15-18 м/с??:))) мне стало жаль голландцев Шкала Бофорта: 17,2—20,7 м/с - Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно. Если у них это нормальная скорость ветра вдали от берега, хз как они там выживают :)
  • для самого тихого ветра парусный ветряк :)
  • Указана скорость ветра на высоте 20-100 м от поверхности земли, которая у них почти совпадает с уровнем моря.
  • высоту надо указывать сразу, чтобы не вводить людей в заблуждение. Очень хочу посмотреть на эту дороблу (винт архимеда), поднятую на высоту 100 метров.
  • [url]https://www.youtube.com/watch?v=FpQ5zLJPqXo[/url] [url]https://www.youtube.com/watch?v=H5t77JwkjUY[/url]
  • очень показательно что рядом стоит трехлопастная турбина и "о чудо" она тоже крутится. Не надо быть гением чтобы понять что ее мощность в разы больше чем у архимедов, а вышки (расходы на строительство) одинаковые. Смысл?.
  • я могу ошибаться изза неудачного угла съемки, но если вышки у них примерно одинаковые то мы видим что при меньшей мощности архимед требует более прочную вышку. Это ведь не самодельщики стоили и все расчитано.
  • Безусловно.
  • На фоне вышки трехлопастной турбины, вышки архимедов - спички... Это касательно выше размещенного видео.
  • Подскажи где посмотреть про эту турбину?
  • По РФ, Украине и в Казахстане установлены многие сотни таких ...
  • А ссылочку кинешь? Ато я в яндексе не могу найти эту тангенциальную с конфузором, или, может, подскажи где такие стоят?
  • Пример. [url]http://files.nicwebsite.ru/rucenter42419/image/20130608_040038.jpg[/url] • Рабочее положение роторов: Вертикально-Осевое; • Кол-во модулей: два; • Стартовая скорость: 2 м/с; • Диапазон рабочих скоростей ветра: 3 до 45 м/с; • Ветроустойчивость: 50 м/с; • Материал конструкции: сталь; • Установленная мощность: 3кВт; • Высота конструкции: до 12м; • Вес турбины: до 2,5т; • Диапазон эксплуатационных температур: -40+40С; • Срок службы: 10+ лет. [url]http://veu.istok-tver.ru/product/veu/veu-800-1[/url] [url]https://www.youtube.com/watch?v=9atY4Z7Juog[/url] [url]https://www.youtube.com/watch?v=zzRpDSKQmdY[/url] [url]https://www.youtube.com/watch?v=7TspdI4Sd1o[/url] [url]https://www.youtube.com/watch?v=36-mOsKv6m0[/url] - !! [url]https://www.youtube.com/watch?v=8MQaT9EbMDQ[/url] [url]https://www.youtube.com/watch?v=oIAq3wvVOBA[/url] [url]https://www.youtube.com/watch?v=0M-w5y5l8yk[/url] [url]https://www.youtube.com/watch?v=T4IJNptYF5s[/url]
  • Видел такую неработающую возле Байкала. А больше нигде. В Украине таких точно нет. Да и в Казахстане не довелось встретить.
  • Вертикалки есть, но не такие как на видео. Ну а по поводу Архимедов, то в Украине такие есть [url]http://rodovid.me/eco_friendly_product_design/rotor_onipko.html[/url]
Полный вариант обсуждения »