توربينات الرياح المحمولة جوا
إن توربينات الرياح المحمولة جوا هو مفهوم التصميم ل توربينات الرياح المعتمدة في الهواء دون أبراج,[1] وحيث يتم الإستفادة من الإرتفاع بتحقيق سرعات أعلى ثابتة تقريبا على الإرتفاعات العالية، مع تجنب تكلفة بناء الإبراج,[2] أو الحاجة إلى البطانات الداخلية الدائرية أو آليات ياو. وتشمل التحديات التعليق بأمان والحفاظ على التوربينات مرتفعة عن الأرض مئات الأمتار في وجود الرياح العاتية والعواصف، و حيث يتم نقل الطاقة المولدة الى الارض، والتدخل في الطيران[3]
توربينات الرياح المحمولة جوا تعمل في شبكة ارتفاعات منخفضة أو عالية، بل هي جزء من فئة أوسع من نظام طاقة الرياح المحمولة جوا (AWES) الموجهة طاقة الرياح على ارتفاعات عالية و الطاقة المتقاطعة ترك. عندما يكون المولد على سطح الأرض,[4] ثم الطائرات المربوطة ضرورة عدم حمل كتلة مولد أو إيجاد حبل موصل. عندما يكون المولد عاليا، ثم ستستخدم حبل موصل لنقل الطاقة إلى الأرض أو استخدامها عاليا أو لاسلكيا إلى أجهزة الاستقبال باستخدام الميكروويف أو الليزر. طائرة ورقية و 'مروحيات' تنزل عندما يكون هناك عدم كفاية للرياح ؛ kytoons و blimp لحل هذه المسألة. أيضا، سوء الاحوال الجوية مثل البرق أو عواصف رعدية ، قد تعلق مؤقتا استخدام الآلات، والمرجح أن تتطلب منهم إعادتها الى الارض وتغطية بعض المخططات تتطلب كابل الطاقة أن يكون طويلا، وإذا كانت التوربينات عالية بما فيه الكفاية، فإنها تتواجد مناطق الأجواء المحظورة . اعتبارا من عام 2012 ، لاتوجد توربينات الرياح التجارية المحمولة جوا في التشغيل المعتاد.[5]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
الديناميكا الهوائية المنوعة
في الديناميكا الهوائية المحمولة فإن نظم الطاقة تتعلق على الرياح للحصول على الدعم.
اقترح مايلز إل. ويد وقام بتحليل كفاءةAWES في عمله " الطاقة المتقاطعة للطائرات الورقية"[6] في عام 1980. انتاج الطاقة من AWES مع الحركة المتقاطعة الجناح يتناسب مع مربع من نسبة رفع / السحب من الجناح. ويستند هذا AWES على نفس المبادئ الهوائية كما في توربينات الرياح التقليدية (AWES)، لكنه أكثر فعالية بسبب سرعة الهواء مع جعل طول الجناحين ثابتا ومقاومة القوى الهوائية بواسطة حبل من التوتر، بدلا من الانحناء للبرج.
بريان روبرتس، أستاذ الهندسة في جامعة التكنولوجيا في سيدني، أستراليا، اقترح طائرة هليكوبتر مثل التي تسير رحلات إلى الارتفاع 15,000 feet (4,600 m) وتبقى هناك في مكانها، وترتفع عاليا من قبل الأجنحة التي تولد الرفع من الرياح، والذي يبقيها في المكان بواسطة كابل إلى مرساة أرضية. وفقا لمصمميها، في حين أن بعضا من الطاقة ستكون "ضائعة" في مهب الريح وإن أبقتها على الإرتفاع فإن رياحا قوية وثابتة تسمح لها لتوليد الكهرباء المستمر. منذ هبوب الرياح التى تهب عادة أفقيا، فإن التوربينات تكون في زاوية أفقية، حيث تقوم بإستغلال الرياح في حين لا يزال توليد الرفع قائما. ويمكن أن يتم عن طريق تغذية الكهرباء إلى التوربينات، التي من شأنها أن تحولها إلى المحركات الكهربائية، حيث تسهم في رفع الهيكل إلى السماء.
الهولندي السابق رائد الفضاء و الفيزياء وبو Ockels،الذى يعمل مع جامعة دلفت للتكنولوجيا في هولندا، وقد وضعت وأظهرت[7] توربينات الرياح المحمولة جوا وصفه "Laddermill". وتتكون من حلقة لا نهاية لها من الطائرات الورقية. الطائرات الورقية تقوم برفع واحدة من نهاية حلقة لا نهاية لها ، ("سلم") فوق، ويتم استخدام الطاقة المنطلقة لدفع مولد كهربائي. A Sept'09 paper[8] من تتبع الكربون المحدودة، وقد أظهرت أيرلندا عامل القدرة من طائرة ورقية باستخدام التوليد الأرضي لتكون 52.2٪، والذي يقارن ايجابيا مع عوامل طاقة الرياح في المزارع الأرضية من 30٪. وقام فريق من معهد البوليتكنيك ورسستر في الولايات المتحدة وقد وضعت على نطاق أصغر[9] ويبلغ حجم انتاجها بنحو 1 أعرف. فإنه يستخدم إطلاق الطائرات الورقية طائرة ورقية للحث على الحركة الإهتزازية في شعاع التمحور.في KiteGen هو مفهوم متقدم من إيطاليا لآلة تسخير الرياح التي تأخذ الطاقة من الرياح على ارتفاعات عالية يستخدم النموذج المحور الرأسي في التوربينات الريحية. فهى خطة مبتكرة (لا تزال في مرحلة البناء) التي تتكون من مزرعة رياح واحدة مع محور دوران رأسي، وتوظف الطائرات الورقية لاستغلال الرياح على ارتفاعات عالية. طائرة ورقية للرياح مولد (KWG) أو تدعى Kitegen للقضاء على جميع المشاكل الأيرودينامية التي تحول دون زيادة الطاقة (من حيث الأبعاد) التي يمكن الحصول عليها من المحور الأفقي لمولدات توربينات الرياح التقليدية. سوف تبقى معدات التوليد على الأرض، وتكون الجنيحات مدعمة فقط بواسطة الرياح. أن مثل هذه المحطة لطاقة الرياح تكون قادرة على إنتاج ما يعادل طاقة محطة نووية ، في حين تستخدم مساحة بضعة كيلومترات مربعة، . (غالبية هذا المجال لا يزال من الممكن إستخدامه في الزراعة، أو الملاحة في حالة تثبيته في الخارج.)
المائرة الورقية الدوارة[10] تم تطويرها وهى من أفكار جياني فيرجنانو . ويستخدم السمات الأيرودينامية مماثلة للطائرات الورقية التي تم تدويرها على محاور خاصة بهم، لتحاكي أداء المروحة. وتستخدام مبدأ التناوب , حيث يبسط مشكلة فحص الطائرة من الطائرات الورقية ويزيل الصعوبات بسبب أطوال الكابلات، مما يتيح إنتاج طاقة الرياح بتكلفة منخفضة. الطاقة المتولدة من طائرات الهليكوبتر هو مشروع جياني فيرجنانو تستخدم طائرات مثبتة بأحبال .
انظر أيضا
- طائرة ورقية
- إرساء الطائرة الورقية
- أنواع الطائرات الورقية
- تطبيقات الطائرة الورقية
- طاقة الرياح على ارتفاعات عالية
- طاقة الرياج المتقاطعة
المراجع
- ^ Cohn, David (2005-04-06). "Windmills in the Sky". Wired.
- ^ Michael Specter, "Wind Power Takes Flight", The New Yorker May 20, 2013 behind paywall
- ^ Levitan, David (2012-09-24). "High-Altitude Wind Energy: Huge Potential — And Hurdles". Environment 360.
How do you safely suspend airborne turbines hundreds or thousands of feet off the ground? How do you keep them aloft for long periods of time in high winds without having to perform frequent, costly maintenance? And what about interference with aviation?
- ^ Airborne Wind Energy Generation Systems
- ^ What are some known kite electricity methods?
- ^ M. Loyd, "Crosswind Kite Power", J. Energy, vol. 4, no. 3, pp. 106-111, 1980
- ^ Jha, Alok (3 August 2008). "Giant kites to tap power of the high wind". The Guardian.
- ^ O'Gairbhith, Colm (2009-09-11). "Assessing the Viability of High Altitude Wind Resources in Ireland" (PDF). Retrieved 2009-09-11.
- ^ Welcome to the WPI Kite Power Wiki at the Internet Archive
- ^ Rotokite
الروابط الخارجية
- Wired Magazine
- Wind Power: High hopes Nature article
- High-altitude winds: The greatest source of concentrated energy on Earth (Stanford Report, June 2009)