211service.com
Zullen verticale turbines meer van de wind maken?
Het afgelegen dorp Igiugig in Alaska, waar ongeveer 50 mensen wonen, zal de eerste zijn die een nieuwe benadering van windenergie demonstreert die het vermogen kan verhogen en, zo zeggen de uitvinders, het misschien wel betaalbaarder maakt.
De wind testen: Drie windturbines met een verticale as van 10 meter in een demonstratiefaciliteit in Californië.
Decennialang is de trend in de windindustrie geweest om windturbines steeds groter te maken, omdat het de efficiëntie heeft verbeterd en de kosten heeft verlaagd.
John Dabiri , een professor in luchtvaart en bio-engineering aan Caltech, heeft een ketters idee. Hij denkt dat de manier om de kosten van windenergie te verlagen het gebruik van kleine windturbines met verticale as is, terwijl computermodellen worden gebruikt om hun opstelling in een windpark te optimaliseren, zodat elke turbine het vermogen van zijn buren verhoogt.
Dabiri heeft het basisidee gedemonstreerd op een proefveld met 24 turbines in Zuid-Californië. Met subsidies van in totaal $ 6 miljoen van de Gordon and Betty Moore Foundation en het Amerikaanse ministerie van Defensie kan hij zien of de aanpak de kosten van windenergie in Igiugig kan verlagen. Dit jaar worden de eerste 10 turbines geïnstalleerd en het doel is om uiteindelijk 50 tot 70 turbines te installeren, die ongeveer evenveel stroom zouden produceren als de dieselgeneratoren die het dorp nu gebruikt. Dabiri installeert ook turbines bij een bestaand windmolenpark in Palm Springs, Californië, en gebruikt zijn modellen om stroom op te wekken door nieuwe turbines tussen de bestaande te plaatsen.
Gewoonlijk veroorzaakt wind die rond en door een windturbine gaat turbulentie die de stroomafwaartse turbines tegenwerkt, waardoor hun vermogen wordt verminderd en de slijtage toeneemt. Dabiri zegt dat turbines met verticale as een zog produceren dat gunstig kan zijn voor andere turbines, als ze correct zijn geplaatst.
De bladen van dit type windturbine zijn verticaal opgesteld, zoals palen op een carrousel in plaats van spaken op een wiel, zoals bij conventionele windturbines. Wind die rond de turbines met verticale as beweegt, versnelt, en de verticale opstelling van de bladen op stroomafwaartse windturbines stelt hen in staat om die wind effectief op te vangen, te versnellen en meer vermogen te genereren. (De draaiende bladen van een conventionele windturbine zouden slechts een deel van deze snellere wind opvangen als ze er doorheen gaan - dit schaadt de prestaties van de turbine omdat het de druk op de bladen verhoogt.) De opstelling maakt het mogelijk om meer turbines op een stuk te plaatsen van land.
Weinig wind: Op een testterrein in Los Angeles County, Californië, test John Dabiri zijn concepten voor windparken gemaakt van kleine windturbines met verticale as.
De windturbines van Dabiri zijn 10 meter hoog en genereren drie tot vijf kilowatt, in tegenstelling tot de 100 meter hoge, multi-megawatt-machines in conventionele windparken. Hij zegt dat de kleinere gemakkelijker te produceren zijn en minder kunnen kosten dan conventionele als ze op grote schaal worden geproduceerd. Hij zegt ook dat de onderhoudskosten lager kunnen zijn omdat de generator op de grond staat in plaats van op de top van een toren van 100 meter, en dus gemakkelijker toegankelijk is. De prestaties van het windpark bij Igiugig zullen helpen bepalen of zijn schattingen van de onderhoudskosten correct zijn.
Dabiri zegt dat kleine, verticale windturbines nog andere voordelen hebben. Hoewel het geluid van conventionele windturbines sommige gemeenschappen ertoe heeft aangezet om campagne te voeren om ze af te breken, zijn zijn turbines bijna onhoorbaar, zegt hij. Ze zullen ook minder snel vogels doden. En hun korte profiel heeft een subsidie van $ 1 miljoen gekregen van het ministerie van Defensie om het gebruik ervan op militaire bases te bestuderen. Omdat ze korter zijn, interfereren ze minder met helikopteroperaties en radar dan conventionele windturbines.
De aanpak kent echter enkele uitdagingen. Windturbines met verticale as zijn niet zo efficiënt als conventionele - de helft van de tijd bewegen de bladen daadwerkelijk tegen de wind in, in plaats van de benodigde lift te genereren door een generator te laten draaien. Omdat de bladen afwisselend de wind vangen en er vervolgens tegenaan bewegen, veroorzaken ze slijtage aan de structuur, zegt Fort Felker , directeur van het National Wind Technology Center van het National Renewable Energy Laboratory. Dabiri, en onderzoekers zoals Alexander Smits aan Princeton University, zeggen dat ze werken aan verbeterde turbineontwerpen om een aantal van deze problemen aan te pakken.
Felker merkt op dat de aanpak van Dabiri ook de installatie van duizend keer meer windturbines vereist, waardoor mogelijk miljoenen windturbines nodig zijn in plaats van duizenden om een aanzienlijk deel van de Amerikaanse stroomvoorziening te genereren. En hij merkt op dat de windindustrie de afgelopen decennia heeft aangetoond dat het maken van steeds grotere windturbines de kosten verlaagt (nieuwe ontwerpen brengen windenergie naar een hoger niveau, supergrote windturbines gaan de zee op en The Quest for the Monster Wind Turbine Blade. De andere kant op gaan, geloof ik, zal niet lukken, zegt hij. Ik denk niet dat de wiskunde werkt.
Felker denkt dat de aanpak van Dabiri geschikt kan zijn voor kleine, geïsoleerde plaatsen zoals Igiugig, waar eenvoudigere constructie en onderhoud belangrijk kunnen zijn. Maar als je de algehele energie-economie probeert te transformeren, moet je groots gaan, zegt hij.