Распределение ветроэнергетики

При инвестировании значительных ресурсов в проект распределенной ветроэнергетики нет смысла хотя бы оценивать минимальные критерии?

Начнем с этого списка:

Тихий

Привлекательный

Прочный

Хорошее соотношение цены

С точки зрения стоимости необходимо учитывать три исходных фактора: (1) стоимость установки; (2) расчетная годовая выработка электроэнергии; и (3) уверенность в расчетной годовой выработке электроэнергии. Для проверки оценки производительности поставщика турбины следует отметить, что турбина с очень хорошей аэродинамической подъемной силой будет иметь номинальную мощность 300-400 Вт / м², а турбина с гидравлическим сопротивлением должна быть менее 200 Вт / м² рабочей площади. Любые претензии, выходящие за рамки этих норм, должны быть тщательно расследованы. Другие факторы, такие как эксплуатационные расходы и социальные проблемы, более тонкие и требуют более глубокого изучения.

Тихий

Кто хочет, чтобы их тихое наслаждение на открытом воздухе было нарушено безжалостной шумной машиной? Чтобы распространенный ветер получил широкое признание, необходимо обратить внимание на эту реальность. Конструкция ветряной турбины, как и любой другой машины, - это баланс. Каждое решение - это компромисс, и каждый дизайнер - повар, ищущий этот выигрышный вкус. До сих пор самые успешные турбины распределенного масштаба имитировали своих коллег в масштабе коммунальных услуг как 3-лопастные ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT). Ключевым компромиссом в этом сценарии является сопротивление шума и штормового ветра.

Во время шторма лопасти HAWT должны выдерживать силу ветра с любого направления. Устойчивость к шторму является ключевым фактором конструкции, поэтому очень важно минимизировать нагрузки на машину при сильном ветре. Именно это требование побуждает проектировщиков использовать тонкие лезвия. Здесь в игру вступает то, что называется передаточным числом концевой скорости. Передаточное число оборотов наконечника турбины - это оптимальная скорость ее лопасти относительно скорости ветра. Чем выше коэффициент скорости наконечника, тем тоньше могут быть лезвия и при этом обеспечивается оптимальная мощность. Разработчики традиционных HAWT обычно оттачивают передаточное число конечных скоростей около восьми, что соответствует скорости лопастей 200 миль в час при ветре 25 миль в час. Это точка, в которой сила лопастей штормового ветра и уровень шума являются «допустимыми». Достаточно ли приемлемо для вашей среды?

Ключом к бесшумности является снижение скорости отвала без увеличения штормовой ветровой нагрузки. Есть ли способ сделать это без ущерба для эффективности турбины? Да, но это требует нестандартного мышления. Комбинируя полный контроль шага с VAWT с прямыми лопастями, также известными как Pitch Controlled H-VAWT (PCH-VAWT), лопасти можно поднимать против ветра. При правильном расположении лопастей ротор может даже поворачиваться против ветра, как флюгер. При надлежащей реализации этот подход может иметь гораздо более высокий коэффициент безопасности, чем подход с заторможенным ротором традиционного HAWT. Когда каждая скорость ветра на каждую милю в час приводит к возникновению тысяч фунтов структурных сил, дополнительный запас имеет значение. С прямыми (не скрученными) лопастями, которые могут более эффективно снижать ветровую нагрузку, эти лопасти могут увеличиваться в площади сечения, что снижает оптимальное соотношение скорости вращения кончиков. Например, при соотношении конечных скоростей три лопасти движутся со скоростью около 75 миль в час при том же ветре 25 миль в час. Это может быть тихая турбина! 

Привлекательный

В отличие от солнечных панелей, где архитекторы, проектировщики проектов и владельцы обычно пытаются спрятаться на крышах и в ландшафте, ветряные турбины большие и высокие, и их необходимо видеть, если они используются. Если вы думаете о том, чтобы закрепить что-то на крыше вашей конструкции и «спрятать» это в своей архитектуре, вам придется преодолеть некоторые проблемы. Физика включения динамической машины с высокой ветровой нагрузкой в ​​жилище или другую конструкцию, не предназначенную для этой задачи, потенциально опасна. В решениях обычно жертвуют выходной мощностью, чтобы минимизировать влияние на структурную целостность и безопасность пассажиров.

Итак, если он будет большим, что делает его привлекательным? Красота обычно в глазах смотрящего, но имейте в виду, что покупатели, соседи и широкая публика будут глазами, созерцающими вашу новую турбину. Это должно быть эстетично.

Прочный

На эксплуатационные расходы напрямую влияет долговечность турбины, и дизайн снова играет главную роль в сопоставлении долговечности. Турбины имеют несколько систем, которые должны выдерживать механические, электрические и экологические нагрузки, которым они подвергаются. Структурные системы, такие как лопасти, башня, рама, ступица и т.д .; механические системы, такие как трансмиссии и подшипники; электромеханические системы, такие как приводы генератора и управления по тангажу / рысканью; и системы управления все в этой категории. Каждая система также должна быть экологически устойчивой для собственной операционной среды. Поэтому выбор материалов и интерфейсы должны быть подходящими.

Структурные системы разрабатываются на основе смоделированных (смоделированных программным обеспечением) случаев нагружения. Для традиционных проектов HAWT коммерчески доступны программные пакеты для генерации этих данных нагрузки. Одно из таких программ, ADAMS, использует аэродинамическую библиотеку, первоначально разработанную NREL, под названием AeroDyn. Проектировщик должен запустить программное обеспечение для различных случаев и использовать выходные данные нагрузки для проверки конструкции конструкции. FEA, или анализ методом конечных элементов, часто используется для анализа структурных элементов, чтобы убедиться, что они выдержат нагрузки.

Проблема: композиты, такие как материалы, используемые в традиционной конструкции лопастей, плохо моделируются этим методом. Вариации материалов, несоответствия производственного процесса и ограничения программного обеспечения - все это способствует неточности результатов моделирования. Это основные причины, по которым у Airbus есть серьезные структурные проблемы с крыльями своего нового A380, а Boeing 787 отстает от графика на годы. Это также является причиной того, что большинство основных производителей турбин для коммунальных предприятий имеют отказы лопаток.