211service.com
Kommer vertikala turbiner att göra mer av vinden?
Den avlägset belägna byn Igiugig i Alaska – hem för cirka 50 personer – kommer att vara den första som visar ett nytt tillvägagångssätt för vindkraft som kan öka kraftuttaget och, säger dess uppfinnare, bara kan göra det mer överkomligt.
Testar vinden: Tre, 10 meter vertikala vindkraftverk vid en demonstrationsanläggning i Kalifornien.
I decennier har trenden inom vindindustrin varit att göra vindkraftverken större och större – eftersom det har förbättrat effektiviteten och bidragit till lägre kostnader.
John Dabiri , professor i flyg- och bioteknik vid Caltech, har en kättersk idé. Han tror att sättet att sänka kostnaderna för vindkraft är att använda små vertikalaxlade vindkraftverk, samtidigt som man använder datormodeller för att optimera sitt arrangemang i en vindkraftspark så att varje turbin ökar kraftuttaget från sina grannar.
Dabiri har demonstrerat grundidén vid en testplan med 24 turbiner i södra Kalifornien. Anslag på totalt 6 miljoner dollar från Gordon and Betty Moore Foundation och det amerikanska försvarsdepartementet kommer att tillåta honom att se om tillvägagångssättet kan sänka vindkraftskostnaderna i Igiugig. De första 10 turbinerna kommer att installeras i år, och målet är att så småningom installera 50 till 70 turbiner, vilket skulle producera ungefär lika mycket kraft som de dieselgeneratorer som byn använder nu. Dabiri installerar också turbiner vid en befintlig vindkraftpark i Palm Springs, Kalifornien, och använder sina modeller för att generera kraft genom att sätta upp nya turbiner mellan befintliga.
Vanligtvis, när vinden passerar runt och genom ett vindturbin, producerar den turbulens som stöter nedströms turbiner, vilket minskar deras effekt och ökar slitaget. Dabiri säger att turbiner med vertikala axlar producerar ett kölvatten som kan vara fördelaktigt för andra turbiner, om de är korrekt placerade.
Bladen på den här typen av vindturbiner är anordnade vertikalt - som stolpar på en karusell snarare än ekrar på ett hjul, som med konventionella vindturbiner. Vinden som rör sig runt turbinerna med vertikal axel ökar hastigheten, och det vertikala arrangemanget av bladen på nedströms vindturbiner gör att de effektivt kan fånga den vinden, snabba upp och generera mer kraft. (De snurrande bladen på en konventionell vindturbin skulle bara fånga en del av denna snabbare vind när de passerar genom den – detta skadar faktiskt turbinens prestanda eftersom det ökar belastningen på bladen.) Arrangemanget gör det möjligt att packa fler turbiner på en bit av land.
Lite vind: På en testplan i Los Angeles County, Kalifornien, testar John Dabiri sina koncept för vindkraftsparker gjorda av små, vertikala vindkraftverk.
Dabiris vindkraftverk är 10 meter höga och genererar tre till fem kilowatt, till skillnad från de 100 meter höga multimegawattmaskinerna i konventionella vindkraftsparker. Han säger att de mindre är lättare att tillverka och kan kosta mindre än konventionella om de tillverkas i stor skala. Han säger också att underhållskostnaderna kan vara mindre eftersom generatorn sitter på marken, snarare än på toppen av ett 100 meter långt torn, och därmed är lättare att komma åt. Vindkraftparkens prestanda i Igiugig kommer att hjälpa till att avgöra om hans uppskattningar av underhållskostnader är korrekta.
Dabiri säger att små vertikala vindkraftverk har andra fördelar. Medan bullret från konventionella vindkraftverk har fått vissa samhällen att kampanja för att riva dem, är hans turbiner nästan ohörbara, säger han. De är också mindre benägna att döda fåglar. Och deras korta profil har fått ett bidrag på 1 miljon dollar från försvarsdepartementet för att studera deras användning på militärbaser. Eftersom de är kortare stör de mindre helikopteroperationer och radar än konventionella vindturbiner.
Tillvägagångssättet står dock inför vissa utmaningar. Vertikala vindkraftverk är inte lika effektiva som konventionella – hälften av tiden rör sig bladen faktiskt mot vinden, snarare än att generera den lyftkraft som krävs för att snurra en generator. Eftersom bladen alternativt fångar vinden och sedan rör sig mot den skapar de slitage på strukturen, säger de Fort Felker , direktör för National Wind Technology Center vid National Renewable Energy Laboratory. Dabiri, och forskare som t.ex Alexander Smits vid Princeton University, säger att de arbetar med förbättrade turbindesigner för att ta itu med några av dessa problem.
Felker noterar att Dabiris tillvägagångssätt också kommer att kräva att man installerar tusen gånger fler vindturbiner, vilket potentiellt kräver miljontals vindkraftverk snarare än tusentals för att generera betydande delar av USA:s strömförsörjning. Och han noterar att vindindustrin under de senaste decennierna har visat att att göra allt större vindkraftverk sänker kostnaderna (Novel Designs are Taking Wind Power to the Next Level, Supersized Wind Turbines Head Out to Sea, och The Quest for the Monster Wind Turbine Blade. Att gå åt andra hållet tror jag inte kommer att bli framgångsrikt, säger han.Jag tror inte att matematiken fungerar.
Felker tror att Dabiris tillvägagångssätt kan visa sig vara passande för små, isolerade platser som Igiugig, där enklare konstruktion och underhåll kan vara viktigt. Men om du försöker förändra den övergripande energiekonomin, säger han, måste du gå stort.