最新的風力發(fā)電

jackchina 2024-05-29 發(fā)布于天津

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棗復材 2023-08-03 18:07

“風力發(fā)電的發(fā)電量是高過太陽能的，現(xiàn)在這個行業(yè)有一些新的動態(tài)”

風力發(fā)電的瓶頸：葉片

風力產(chǎn)生的能量足以產(chǎn)生比整個地球每天所使用的電力多35倍的電力。它是免費的、清潔的、可再生的。那么，為什么我們沒有看到更多的風力渦輪機像太陽能電池板一樣在屋頂上使用呢。主要原因是葉片，更多的移動部件意味著更多的復雜性。如果我們以一種更安全、更有效的方式來控制這些移動部件呢。

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，Aeromine做到了這一點。它的風力發(fā)電機在屋頂上工作，沒有暴露的葉片，同時占用的空間遠小于太陽能電池板。Aeromine 能讓風能發(fā)電變得像太陽能發(fā)電一樣輕而易舉。

風力發(fā)電的限制：前期成本、維護要求、噪音

以美國為例，風能的發(fā)電量是太陽能的兩倍多。盡管風力發(fā)電機很有效，但它們?nèi)匀挥衅渚窒扌?。對于大型風力發(fā)電機，它們高昂的前期成本、維護要求和對野生動物的影響，都帶來了巨大的挑戰(zhàn)。對于小型風力發(fā)電機（SWT），它們的聲音、高度和美觀等因素往往會阻礙其實用性。不穩(wěn)定的風流還會導致湍流，對渦輪機部件造成壓力。而附近的建筑物會影響風路，會顯著降低其發(fā)電能力。

Aeromine 空間更小發(fā)電量更大

Aeromine旨在解決這個問題。該公司聲稱，其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%。要理解Aeromine是如何做到這一點的，我們需要先解釋傳統(tǒng)的風力渦輪機如何工作。

風力發(fā)電的原理：伯努利效應(yīng)

任何你需要空氣動力學功能的東西，一架飛機、直升機、風車和風力渦輪機，背后利用的都是伯努利效應(yīng)。這是指氣體和液體如何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

Aeromine的翼型是固定的。從外觀上看，沒有暴露在外的活動部件。相反，兩個垂直安裝的中空箔片彼此相對地站立。在它們之間具有空間，這就形成了一個低壓區(qū)。當風流過這個空間時，它就會通過機翼上的穿孔被吸走。然后，一根短管將捕獲的風引向位于地面的全封閉渦輪機。

Aeromine無聲，能在更低的風速下工作

Aeromine 的結(jié)構(gòu)解決了典型渦輪機的一些弱點。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。該公司聲稱Aeromine是無聲的。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。該公司希望在2023年將其推向市場。其中一個單元目前正在密歇根州的BASF公司制造工廠的屋頂上進行測試。每個風力渦輪機間隔約4.6米面向主導風向。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)。當你在澆水的時候把拇指放在花園水管的末端，水的流動速度會加快，這就是文丘里效應(yīng)的作用。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

今年七月，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，IBIS正在荷蘭和比利時安裝更多的發(fā)電站。

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。