На афтешоке уже была новость про тестирование 30 kW ветрогенератора от Makani Power.
Вот видео, которое даёт некоторое представление о его работе:
Теперь Google выкатил 600 kW кайт.
Сейчас его устанавливают и тестируют отдельные подсистемы. Только после этого его поднимут вверх для того чтобы испытать в режиме генерации электроэнергии.
Каковы же преимущества данного типа ветрогенерации перед традиционными ветряками?
1. Кайт можно поднять гораздо выше, чем обычную турбину. На большей высоте ветра более сильные и постоянные. Рабочая высота 600 kW кайта лежит в диапазоне 140-310 метров. Соответственно КИУМ кайта увеличится довольно значительно по сравнению с обычной турбиной.
2. За счёт более равномерной генерации (ветра на больших высотах более постоянные) сглаживается кривая выдаваемой мощности. Соответственно падает нагрузка на резервные генерирующие мощности.
3. У кайта и наземной станции гораздо меньшая материалоёмкость, чем у обычного ветряка. Вместе с повышенным КИУМ это даст существенное сокращение стоимости киловатта выработанной электроэнергии. Заявляют, что стоимость сократится в 2 раза.
4. Кайт существенно расширит географию использования ветра, за счёт того, что сможет дотянуться до него даже в тех местах, где ветрякам не хватает высоты. Но не только поэтому кайты смогут устанавливаться в местах считавшихся ранее бесперспективными. У них гораздо большая выработка энергии при той же скорости ветра по сравнению с ветряком той же установленной мощности:
Вобщем, с моей точки зрения проект очень интересный. А с учётом того, что за это дело взялся Google данный тип генерации имеет очень большие шансы на успешное развитие.
Больше инфы здесь:
https://plus.google.com/+makani/posts
http://www.google.com/makani/
Интересно также сравнить размеры 600 kW ветряка и 600 kW кайта.
Размах крыла кайта - 25-28 метров. Высота наземной станции 15-20 метров.
Теперь 600 kW турбина:
http://aes.by/upload/iblock/8da/8da189de7d24ae72f515ffc22d656bc2.pdf
Длина лопасти - 19.2 метра. Таких лопастей нужно 3.
Высота до центра ротора - 38,5/48,5 метров.
Материалоёмкость кайта как минимум в 2 раза меньше. При этом выработка энергии у кайта существенно выше, т.к. он работает на высоте 140-310 метров, а турбина на высоте 30-68 метров. Плюс к этому максимум выработки у кайта происходит при скорости ветра 11,5 м/с, а у турбины при 14 м/с.
Вобщем, преимущество впечатляет. Как считаете проект makani и google взлетит?
Комментарии
По моим понятиям, такой воздушный змей-кайт НЕ МОЖЕТ летать быстрее ветра длительное время, это возможно лишь при пикировании или по инерции, когда, разогнавшись по ветру, змей поворачивает ПРОТИВ его направления. Иначе, устройство должно иметь внешний источник энергии для преодоления сопротивления потоку набегающего потока воздуха.
Положительный выход энергии возможен, когда уносу устройства ветром противостоит пассивная связь, не требующая значительных затрат энергии — трос кайта. Без троса змей выдаст не больше энергии, чем улетевший воздушный шар.
По этой технологии можно и значительно больше снимать Минимум 300-400 киловатт с одного приемника. Проблема в том, что будут притягиваться льдинки - носители зарядов, приемник гарантированно обледенеет и упадет. Есть, конечно, вариант часть энергии расходовать на обогрев, но система выходит сложноватой. Как один из вариантов - сойдет, но при активной ионизации достаточно поднять ионизатор на 50 метров над землей на вышке из диэлектрика. В качестве прообраза конструкции вышки вполне годится советский геодезический сигнал (а если мало - то немецкий), он из бревен сооружается и рассчитан на 30-летнее противостояние стандартным ветровым нагрузкам.
Как решена проблема полученя энергии, когда налетит сильный ветер?
Если ветер выше допустимого кайт сажают. Электричество в системе генерится на резервных мощностях (газ, уголь).
Останов/запуск теплостанции дело не 5 минут. Даже не одного часа.
Сейчас ведь эта проблема решается, когда не дует ветер или когда ветряные турбины останавливают из-за шквала. Т.е. проблема имеет решение.
Скйчас никто не останавливает теплостанции. Но ломают голову куда девать избыток энергии. И это серьёзная проблема в густозаселенных районах.
А гелогам тоже очень важно не бегать между кайтом и дизель-генератором, у них доугих забот по горло.
Идея интересная, бесспорно. И хорошо, что есть энтузиасты, готовые её испытать. Жаль, что согласия акционеров гугля никто не спрашивает деньги тратят на всякие сомнительные прлекты.
Какой-то детский сад. Какая к бесам беготня, автоматику уже несколько десятков лет как придумали. Ток, вырабатываемый ветряком, падает ниже порогового значения - дизель стартует. И наоборот.
Слишком большая парусность - сильный порыв ветра и никакие тросы не выдержат.
Я исходит из постоянства ветров.
А что - проблемы подшипников уже решены?
Вся эта генерация будет хоть сколь либо значимА только тогда когда затраты на техобслуживание снизятся..
Пока что по факту - долго все эти ветряки не живут..
ну я видел 4 варианта магнитных подшипников на разные типы нагрузок.... правда нагрузочная храрктеристика пока в 3-5 раз ниже стальных шариков, но это решаемая проблема....
Проблема подшипников ужедостаточно давно решена, но почему-то, как обычно, не в России.
http://www.bpcenergy.ru/equipment/capstone/
как обычно, 3,14здеть - не мешки ворочать.
это была теория.
теперь практика. из личного опыта.
лет 5 назад мое предприятие подвязалось за насос работающий на частоте 40 000 об/мин.
как обычно - проблема в подшипниках. тогда кто предложил попробовать воздушный.
наш отдел который занимается воздушными изделиями, подумал, посчитал - и сказал могут.
и сделали таки! там ведь вся проблема не в самом подшипника, а в САУ. которая ему этот воздух подает.
То, что подшипники с газовой смазкой придуманы в СССР ещё в середине прошлого века - это я и без вас знаю.
Вот только за бугром их используют в "народном хозяйстве", а у нас всё больше в военпорме норовят. А ширнармассам - майонезом по губам.
Хотя кому-бы было плохо, если-бы у нас производили турбины с межремонтным циклом в 10 лет????
Интересное решение. Из минусов пока видно использование множества маленьких электродвигателей-генераторов вместо одного большого генератора (хуже удельные характеристики) и динамические принципы работы (что будет при пропадании внешней сети и ветра одновременно?), а так же необходимость использовать гораздо больше площади на мегаватт мощности.
главнвный минус электроника управления и сам кайт.
то же самое является и главным плюсом.
правда в РФ такомй агрегату нужна сертификация и разрешение на полеты...
"Электроника управления" сейчас есть практически в любом устройстве, чем тут минус-то?
тем что ее надо будет сертифицировать по всем авиационным правилам. как изделий первой категории
угу, там еще вопрос, а позволят ли наши нормы им вобще летать - тк "корд" создает кучу проблем
С электроникой то же куча вопросов тк первая категория это еще цветочки - что они планируют делать при "отказе" или потери связи? "корд" и линия управления в нем довольно таки гибкая штука, но не вечная же, а есть или нет радиоканал управления не понятно.
Аппарат весит под 10 -12 тонн это будет феерично если он рухнет кудани будь на ЛЭП в 110кВ или не дай бог 500-700кВ(просто если ставить то от 60 МВт, а это как раз 110 и больше)
Тоже вопрос - а что делать стак называемой "кражей ветра" когда один ветряк будет перекрывать другой особенно если ветряков 10-ки или 100-ни -те вопрос скорости реакции управления и устойчивости аппарата к потере "потока".
Это вы откуда данные взяли?
примерно столько он и должен весить 600/8 = 75кВт = те минимум 160кг на генератор и их 8 т.о. 1280 то ка сами генераторы плюс силовая электроника и ситема управления еще килограмм 200 + конденсаторы для работы они должны быть на борту иначе вес корда будетзапредельный вот ужже 2 с лишним тонны теперь рама для крепления 8 генераторов/двигателей + усиление для корда и вертлюг корда + само крыло фюзеляж и оперение....
не забываем что "Вт = H·м/с" можете сами прикинуть усилие на крыле и "вертлюге" для 600кВт так что даже если я и ошибся то не намного, да и кран на фото расчитан на 60-70 тонн отсюда и вывод что агрегат не самый легкий....
Даже с вашими завышенными цифрами для веса генераторов не получается 10-12 тонн :-) Тонны 3-4 выходит.
Сейчас уже есть моторы/генераторы, которые на 1 кг массы отдают 2 kW
Т.е. вес генераторов получается 300 кг.
А сами они планируют уложиться в 1050 кг для кайта (без троса).
А 10 тонн, это кайт на 5 000 kW:
Wing mass 9990kg + Tether mass 3660kg = 13 500kg
ну что могу сказать ошибся Чуток.... +)
Как я уже писал, кайт летает поперёк ветра со скоростью большей чем скорость ветра. Мощность потока растёт в кубе от скорости ветра. Соответственно тут маленькие генераторы уместны и вырабатывают прилично. К тому же редуктор не нужен, как на больших турбинах ветряков.
Всё попадает :-).
Ещё можно снабжать резервными мощностями поля таких кайтов. Хотя бы и на обычных батарейках. Ёмкость подбирать такую, чтобы их хватило на посадку.
Не известно, если кайты синхронизированы между собой (трос всегда направлен в одну сторону), то может площадь и не такая большая потребуется.
К тому же 600 kW это скорее всего не предел и следующим будет 5 000 kW змей.
Ой, да лаааднооо.... Вы как будто никогда воздушных змеев не запускали.
Чойта ветер внезапно пропадёт??? Он затихает постепенно, соответственно, кайт снижается и садится. Это-ж планер, тут понимать нужно.
не-а. он не чистый планер. и сесть как планер он не может. поломает все лопасти. взлетает и садится он на электрической тяге
Откуда дровишки???
Про взлёт понятно. А вот почему он приземлится не может, как планер - нет.
а вы посмотрите на первую картинку. там четко видно расположение двигателей/генераторов их лопастей и плоскости крыла. а потом попытайтесь ответить на вопрос - во сколько обойдется ремонт и замена лопастей, генераторов, и профиля крыла
Картинка - это понятно. Но ведь это-же пилотный экземпляр.
В случае серийного выпуска, думаю, вполне можно реализовать схему планера, которая позволит нормально сажать эту дуру.
Кстати, глядя на фотку, мне непонятно, как они её вообще сажать собирются, даже и с использованием электротяги. Там и расположение генераторов этому не способствует, и шасси что-то не видать.
а видео посмотреть?
А с видео неинтересно, с видео любой дурак догадается
было бы странно летать поперек ветра а не навстречу ему
>Соответственно тут маленькие генераторы уместны и вырабатывают прилично.
Речь идет об электрических машинах, а не лопастях. Грубо говоря, один 7,5 мегаваттный генератор будет раза в 2-3 более экономичен по материалам, чем сто штук 75киловаттных.
>Не известно, если кайты синхронизированы между собой (трос всегда направлен в одну сторону), то может площадь и не такая большая потребуется.
Хм. Ну дождемся предложений от создателей, они наверняка это дело расчитают когда-нибудь.
Сименс усиленно пилит легковесные электромоторы для самолётов (тут уже эта информация проскакивала).
http://www.theengineer.co.uk/aerospace/news/record-breaking-motor-could-make-large-electric-aircraft-a-reality-claims-siemens/1020106.article
Уже существующие выдают 2 kW на килограмм:
whilst the performance of drive systems used in electric vehicles is about 2kW per kg
Т.е. если предположить, что на кайт поставили генераторы с такими же характеристиками, то его генераторы весят 300 килограмм.
Веса же для 1500 kW ветрогенератора (гондола с начинкой + лопасти, т.е. без башни) измеряется десятками тонн: http://aes.by/upload/iblock/8da/8da189de7d24ae72f515ffc22d656bc2.pdf
Понятно, что там не только генерирующее оборудование, но ведь материалоёмкость всей конструкции тоже важна. Т.е. по материалоёмкости ветряк кайту проигрывает довольно значительно на единицу выработанной энергии.
Хотя в любом случае надо ждать окончательных результатов для кайта, его серийные ТТХ и стоимость.
А вот новый движок сименс - он выдаёт 5 kW на килограмм (вес 50 кг, 260 kW):
А вот данные по самой большой ветроустановке Enercon E-126 (7 500 kW)
Масса фундамента установки должна составлять 2500 т, вес несущей башни — 2800 т, генераторная гондола имеет вес 128 т, вес электрогенератора — 220 т, вес ротора вместе с лопастями — 364 т. Общая масса ветроустановки составляет величину около 6000 т.
Т.е. на один кг генератора приходится лишь 0,034 kW. Т.е. в 60 раз меньше чем для существующих мелких моторов.
Какое-то огромное преимущество, даже не верится.
Поэтому уже не выглядит неправдоподобно заявление от makani power:
By using a strong flexible tether, energy kites can reach higher altitudes (80-350 meters) and eliminate 90% of the materials of conventional wind turbines, resulting in lower costs.
маленький трабл - Вес Жидкостной системы охлаждения....
Набегающим потоком 100-200 кВт тепла с такого движка не снять - как всегда сделать двигатель то не проблема, но физика говорит что мы или не сможем Питать или не сможем Охладить....
5кВт на кило это потолок иначе они будут просто плавится при малейшем сбое охлаждения как пример возьмите ДВС скажем от Оки 30 кВт на оси, порядка 60 кВт тепловой мощности или мощные BLDC сейчас очень много предложений РЕАЛЬНЫХ 20-25 кВТ при весе 30-40 КГ И ТО ОНИ ИНОГДА ТРЕБУЮТ - Жидкостного охлаждения - зависит от нагрузки и её продолжительности.
Ээ, кпд электромотора около 90%. При мощности 260 kW выделяется около 30 kW тепла. Откуда вы взяли 100-200 кВт тепла?
Признайтесь, это очередная ваши цифра взятая "с потолка" как и масса 10-12 т для кайта 600 кВт?
Кхм в режиме пуска да под нагрузкой хоть он и короткий(200мс) кпд 15-18% да при 100-150кВт....
Так что всё зависит от режима и нагрузки двигателя... по играйтесь с BLDC движками больших мощностей с токами ампер под 600-900(электротранспорт)... там и 30 и 40 и 100 кВт вылезти может
я же говорю физика и движок на 30 кВт мощностью требует охлаждения на 15-20 кВт тк иначе может сгореть обмотка при пусковом токе в 1500А(хотя и сложно но можно, самолично спалил тк не знал, 3 дня мату от китайской эпоксидки, потом уже стали в обязаловку делать Охлаждение двигателя)
я конечно может и заблуждаюсь, но опыт говорит что максимальный реальный кпд BLDC двигателя 82%(тк он редко работает на идеальных оборотах где можно достичь 90%) при мощности 260кВт это 50 кВт на движок массой 50 кило - 30 минут и он начнет светится без охлаждения. И это в идеальных условиях, без учета температураы проводников, изменения их сопротивления, наведеных токов и прочих составляющих...
Меньше верьте комерческим буклетам - там очень часто забывают добавить ОЧЕНЬ многие и важные вещи, например что мощностьв 260 кВт Импульсная и не более 30 секунд и что требуется система охлаждения адекватной двигателю мощности, или что переключение двигателя из генераторного режима в режим двигателя требует ОЧЕНЬ большой энергии в "буфере", или например что система управления двигателем с мощностью 265кВт Электрических и реальной мощностью на валу 210 кВт весит более 60 кило.... и мы ее в расчет веса агрегата не включили.... но без неё никак, совсем...
Тем не менее кайт запили, движки компактные.
Ждём испытаний
Кстати, вот занимательная табличка со стандартами для синхронных и асинхронных электродвигателей:
КПД для мощных движков превышает 94%
Бесколекторный двигатель с внешним управлениеем переключением Фаз у вас к каким относится?
а еще есть зависиомсть Кпд от нагрузки и скорости вращения поля...
Ага есть зависимость: http://www.alxion.com/wp-content/uploads/2011/10/87.pdf
КПД при больших оборотах растёт (мощность тоже) и на максимальной мощности достигает 94%, т.е. ни о каком 100-200 кВт тепла от двигателя 260 кВт речи не идёт. Тепла на максимальной мощности при таком КПД будет выделяться 17 кВт.
Опять вы на целый порядок ошиблись :-) как и с весом кайта.
это для генераторов график
Тяжко вам будет если задумаете с BLDC работать...
во первых движки совершенно не сопоставимые....
во вторых Генераторный режим это отдельная песня и там с теплом все еще интереснее.
в третьих на какие обороты расчитан приведеный вами двигатель на 260 кВт и Какой унего график - механической мощности, обороты, крутящий момент, электрическая мощность, ток и как организовано управление катушками, сколько катушек и магнитных полюсов мы не знаем и промоделить я его вам не смогу.
ида что бы не было обидно есть BLDC весом 840 грамм мощностью до 5 кВт... тока они ТРЕБУЮТ охлаждения в обязательном порядке....
или Вот - http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__51846__KB45_08L_2300kv_Brushless_Inrunner.html - 415грамм 2700 Ватт - Так он с нагрузкой разогревается до 200 Градусов за 40 секунд....
Но даже в приведенном вами графике видно что КПД идет в диапазоне от 71% до 94% только вот в реальных атмосферных условиях Наврядли вам так повезет что ваш двигатель(генератор) будет работать всегда с одними и теми же оборотами(вариатора на 200кВт на фото не видно) отсюда вывод что у двигателя(генератора) будут периоды когда КПД будет 94%, иногда.... реально в среднем у правильно расчитанного под задачу двигателя реальный усредненый КПД 82% и при 260кВт это 50 кВт тепла на 50 кило двигателя те каждую секунду если двигатель "Стальной" он будет нагреватся на 2 градуса, с учетом наличия какой-то теплоотдачи в амтосферу на 1,6-1,8 градуса те через 5 минут он будет иметь температуру 480-540 градусов и начнет светится еще через минуту-полторы....
я одно понят не могу вы пытаетесь доказать что при такой плотности энергии не нужно охлаждеие? Дык 260кВт * 0,06 = 15,6 кВт даже этого хватит что бы спалить обмотки когда их температура перевалит за 200 градусов....
Возьмите дешевую дрель вставьте сверло найдите бесхозный бетонный блок и начните его сверлить Кпд Движка дрели на 5000 оборотах примерно 90% только работать и раскрутится он сможет до этих оборотов только в холостую. А пока сверлите вы поймете что после 20 отверстий подряд у вас дрель в области двигателя будет Раскаленной и будет вонять горелым пластиком - вот вам и 90% кпд на определных оборотах и всего 500 ватт мощности и это еще со штатным воздушным охлаждением.
Как ловко вы берёте КПД 82% для маленьких оборотов (80 в минуту) и меньшей мощности (15 киловатт для 77 киловатного движка из таблицы).
И с этим КПД рассчитываете теплоотдачу для высоких оборотов и максимальной мощности. Вы думаете я сонный идиот, который не заметит ваши махинации?
А может это вы недостаточно сконцентрированы? :-)
Я про 82% усредненого реального кпд говорю третий или четвертый пост....
Да и даже при 94% КПД я уже говорил при 260кВт это 15.6 кВт тепла или нагрев для болванки весом 50кг из стали на 0,68 градуса в секунду даже если пополам поделить на потери конвекции - получим нагрев до 600 градусов за 30 минут очем я тоже говорил еще в первом своем посте ответена ваши Чудеса с двигателем в 5кВт на кило...
читайте внимательнее....
Чудес на свете не бывает, значит там в двигателе либо водородное охлаждение, либо вообще жидкостное.
и да совсем не факт что удасться загнать его в генераторный режим.... тк сименс в этом знатные извращенцы...
>Т.е. если предположить, что на кайт поставили генераторы с такими же характеристиками, то его генераторы весят 300 килограмм.
>А вот новый движок сименс - он выдаёт 5 kW на килограмм (вес 50 кг, 260 kW):
Надо считать, но скорее всего его RPM гораздо выше, чем будет у генераторов кайта. Высокий rpm помогает добиваться высокой весовой отдачи.
Страницы