Comments 34
Каково отношение затрачиваемой на вращение цилиндров энергии к вырабатываемой?
Почему не используется энергия ветрового потока для вращения цилиндров (не только вами, а вообще никем)?
Не рассматривали вариант с вертикальной осью вращения ветроколеса и вертикальными же цилиндрами (аналог вертикальной турбины)?
1) Потребление моторов зависит скорости цилиндров. Полноценное исследование баланса мощностей будет проводиться весной в ходе полевых испытаний. Если окажется, что цилиндры при определенных скоростях вращения потребляют больше энергии, чем установка способна вырабатывать (что возможно при низких скоростях ветра), будем рассматривать варианты с заменой двигателей на менее мощные.
2) Такой подход потребует установки крыльчатки на цилиндры, что увеличит силу лобового сопротивления, но при этом развиваемого крутящего момента может не хватить для того, чтобы разогнать цилиндр до требуемой скорости.
3) ВЭУ Магнуса с вертикальной осью вращения существуют, однако, как правило, применяются для работы в условиях высоких скоростей ветра.
Спасибо за интерес к теме!
Странно, пишите про турбопарус и совсем не упоминаете Кусто и Алсион
Даже захотелось купить!
Не слишеом ли сложно? По какой причине была выбрана система с горизонтальной осью?
У вас в "математической модели" в нижнем плече диоды перевёрнуты, и в уравнениях состояния БДПТ используется угловое ускорение где должна быть угловая скорость.
Гироскопический момент "лопастей" не мешает?
Как-то вопрос в статье вообще обойден тихонько.
Боюсь, такого слова в IMTO не слышали, а при тех оборотах которые установка смогла развить серьезного гироскопического эффекта горе-изобретатели не наблюдали. ;-)
Гироскопический момент не препятствует вращению ветроколеса, однако создает дополнительную нагрузку на цилиндры, фланцы и подшипники. Это было учтено при оптимизации фланцев, и гироскопический момент был задан как одна из нагрузок.
Вопрос решен:
Неправильно: "гироскоп сопротивляется изменению положения оси".
Правильно: "гироскоп не сопротивляется изменению положения оси (однако создает дополнительную нагрузку, которая учитывается трам-тарам-тарам)".
У меня уже давно возник вопрос - вот Вы пишете, что энергии недостаточно для вращения ротора от ветра. Почему не ставят такого плана ветрогенераторы на автотрассах? Поток воздуха от фуры уверено встряхивает двухтонную машину, и, в теории, этот поток постоянен, можно хоть каждый метр ставить генераторы. Притом это удобно, если ставить вертикальный - как раз поток в разную сторону направлен. Это же колоссальную энергию с одного только МКАДа снять можно.
Попробуйте прикинуть рентабельность всего этого хозяйства. Стоимость будет космическая, а энергии вы получите сильно меньше чем энергия от сгорания топлива, потребляемого этими фурами, плюс проблема с доставкой энергии потребителю от массы маломощных генераторов.
Тогда уж куда как выгоднее нахлобучивать ветряки на холмах где-то с постоянными ветрами, хотя и там масса проблем возникает с рентабельностью всего этого мероприятия.
А в чем проблема рентабельности? Генератор - вещь крайне недорогая, горизонтальный винт - тоже вряд ли будет стоить много. Доставку энергии тоже не сложно - если это освещенная трасса - то там уже есть сетевые кабели, можно отдавать энергию в них. Или можно использовать эту энергию для дорожной сети - для освещения, подогрева полотна или в конце концов можно электрозарядки по пути ими подпитывать.
Вопрос в том, сколько это даст мощности - и я даже в уме примерно не могу прикинуть, с одной стороны поток воздуха там большой (когда на трассе на обочине стоишь, мимо проезжает фура, машину качает внушительно), но больших лопастей не приделаешь.
А по энергии от топлива - так то она в никуда расходуется, а так какой-то процент будет возвращаться обратно в сеть. Весь вопрос в мощности генератора, понятно, что если он будет генерировать десяток Вт - то смысла нет. Если каждый будет выдавать больше киловатта - думаю, с этим можно работать.
Проблема в том, что ветер дует когда хочет, а электричество должно вырабатываться тогда, когда надо потребителю. Хранение стоит очень дорого. Если под боком нет гидроаккумулирующей станции, или хотя бы просто мощной ГЭС чтобы сглаживать пики и провалы потребления, всё это обречено на провал. Чтобы иметь более или менее устойчивый киловатт, нужна ветроустановка максимальной мощностью 10-15кВт, и всё равно будут длительные промежутки времени, когда и этот несчастный киловатт она выдать не сможет. Это проблема не только малых, но и вообще всех ветровых и солнечных электростанций, которая делает их рентабельную эксплуатацию (без перекрестного субсидирования) либо невозможной, либо делом крайне отдаленной перспективы.
Дык еще раз прочитайте ветку. Речь идет не о ветре, который дует когда ему вздумается, речь идет о ветряке на разделительном отбойнике условного МКАДа. Ветер там дует не когда ему хочется, а когда едут машины, а машины там едут всегда. Да, если пробка - работать не будет, в остальном случае должно работать.
Один генератор стоит недорого, много генераторов это уже большие деньги. Но там и генератором не отделаетесь, нужен как минимум редуктор, нужны лопасти, нужна опора какая-то, ее нужно достаточно крепко установить, забетонировать, что тоже не бесплатно. Освещение трасс есть ну прямо далеко не везде, но и там где она есть - для передачи энергии в общую сеть нужно ток синхронизировать. Обычно в ветряках с генератора выработання энергия выпрямляется и подается в инвертор, который дает в сеть частоту и напряжение годное для использования. Инвертор тоже не две копейки стоит. Какой-никакой контроллер, который за всем этим следить будет..
Опять же передача на большое расстояние потребует высоких напряжений, иначе потери будут большими, а это значит что нужно городить все это хозяйство в виде трансформаторов, ЛЭП, все это обслуживать надо, без ухода это долго не проработает.. а выхлоп? Сколько там киловатт вы с километра снимете?
Я, конечно, ничего не считал, но как-то меня терзают смутные сомнения в том что все это хотя-бы когда-то сможет окупиться.
К сожалению, у нас нет данных о скорости воздушного потока у обочин дорог, поэтому сложно оценить влияние, которую оказывает движение воздуха, вызываемого машинами, на общую скорость ветра.
На диаграмме сил у вас направление w_c и a_c, кажется, перепутано. Ещё не раскроете секрет, какого бренда контроллеры моторов привода цилиндров использовались в первом прототипе?
Направление векторов было выбрано так, чтобы зона пониженного давления создавалась у верхней поверхности цилиндра, что вызывает возникновение силы FL, направленной вверх. Информации о контроллерах первого прототипа, к сожалению, нет, но в текущем прототипе используются BLDC-контроллеры Hobbywing Skywalker 80A.
Направление векторов было выбрано так, чтобы зона пониженного давления создавалась у верхней поверхности цилиндра
Согласно вот этой схеме выше, область пониженного давления возникнет снизу, а не сверху, и F_L будет направлена вниз. У вас стрелка w_c, a_c явно не в ту сторону показывает, это же очевидно.
Информации о контроллерах первого прототипа, к сожалению, нет, но в
текущем прототипе используются BLDC-контроллеры Hobbywing Skywalker 80A
Это не векторные контроллеры, так что непонятно, к чему относится математическая модель, и что ещё в ней не соответствует реально достигнутому результату.
Этой идее "триста лет в обед". Напишите в ютубе "magnus effect wind turbine" и посмотрите сколько самодельщиков уже испробовало её в различных вариантах. Причем, ваша установка просто козлхоз по срасвнению с большинством поделок любителей.
Главный недостаток у этой конструкции известен - на низких оборота ротора мощность отбираемая для раскручивания цилиндров на несколько порядков превышает мощность снимаемую с генератора, а на высоких - эффективность системы существенно ниже обычной лопастной конструкции. При этом надежность вашей конструкции не выдерживает ни малейшей критики - рассыпеться при первом же порыве ветра до 20м/с.
Короче, грантоеды вы в этом вашем ITMO и бумагомаратели! Ну и про "generative design" фланцев посмешило, еще поди десяток диссертаций защитили на данную модную тему ?
И еще. Перед тем как заниматься какой-то изыскательской деятельностью в электротехнике, неплохо бы сотрудникам ITMO изучить схемы обычных (диодных) трехфазных выпрямителей, я уже не говорю за синхронные выпрямители.
По сути вы получаете аналог вентилятора.
Но у вентилятора угол атаки лопастей у края и у центра отличается по понятным причинам.
Вопрос: почему у вас используются цилиндры, а не конусы, для сознания переменного "угла атаки" лопастей?
Форма цилиндра действительно оказывает влияние на величину подъемной силы. Одними из наиболее распространенных конфигураций являются шнековые цилиндры, однако «конусы» также применялись как альтернатива гладким цилиндрам. В случае с представленным прототипом, было принято решение начать с наиболее простой формы цилиндра, чтобы затем модифицировать его с целью исследования влияния геометрии на крутящий момент на валу ветроколеса.
Одними из наиболее распространенных конфигураций являются шнековые цилиндры
с целью исследования влияния геометрии на крутящий момент на валу ветроколеса.
По моему вы не поняли.
1)Распространённая она потому, что обычно скорость ветра в на разных концах цилиндра одинакова, у вас же не так.
2)Тут дело не в геометрии Как таковой, а в том, что скорость ветра в разных частях цилиндра будет разной(т.к. истинный ветер будет складываться с движением самого цилиндра) По идее для оптимума при этом цилиндр в разных местах должен вращаться с разной линейной скоростью на его поверхности. Или же, что проще, он должен быть конусом, а не цилиндром.(Если я конечно правильно прикинул физику процесса, т.к. сам не специалист)
каков уровень шума от установки?
вот еще интересная технология для генерации из ветра
невращающийся столб начинает вибрировать под действием ветра
https://vortexbladeless.com/technology/
Ветроустановка на эффекте Магнуса