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天才的想法:利用自然之塔,一棵亚洲棕榈树,安装离网风力涡轮机

通过保罗。德沃夏克|2016年9月26日

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两位有抱负的工程师研究了印度、肯尼亚和菲律宾稻农的用水需求,设计了一个系统,使用小型风力涡轮机、电动泵、电池和控制装置,为7英亩的稻田每天提供约11万升的水。但这个概念的真正天才之处在于将涡轮机安装在大约10米高的巴尔米拉棕榈树上。这个夹子会让涡轮机旋转,大概是顺风。Anemoi团队、Rini Bharadwaj女士和Vivian Manohar女士在法国为一场名为绿色城市,由施耐德电气赞助。好消息:他们赢了!

一种亚洲或非洲的巴尔米拉棕榈(borassus flabellifer)平均高度为20米,具有高度的抗旱和抗气旋能力。

一种亚洲或非洲的巴尔米拉棕榈(borassus flabellifer)平均高度为20米,具有高度的抗旱和抗气旋能力。

关于棕榈树作为塔的适用性:小型风力涡轮机通常安装在塔上,因此它们至少高出300英尺内的障碍10米。borassus flabellifer)的平均高度为20米,并具有很强的抗旱和抗气旋能力。与其他木本树木不同,如果涡轮夹具损坏了树干的外表面,树木不会受到影响。

电力和水的缺乏

Anemoi团队的参赛作品指出了现代世界的讽刺:当我们称赞深奥的引力波探测时,13亿人仍然没有电。许多依靠农业等气候敏感活动的农村社区仍然面临缺水问题。Anemoi团队认为,基层发展是解决这类全球性挑战的关键。

他们的目标是开发一种离网风力和泵系统,为农村农业社区提供清洁、低成本的能源。Bharadwaj说:“我们的主要重点是生活在亚洲和东南亚发展中国家的农民,在这些国家,亚洲巴尔米拉棕榈树——我们计划建造的塔——非常丰富。”

她说,即使农村接入了主电网,稻田和农业水泵通常都离村庄和电网几公里远。

太阳能水泵通常被建议用于离网灌溉。但那些每天收入低于3美元的农民很难考虑2000美元的太阳能电池板。下一个可行的选择是考虑小型风力涡轮机。“虽然它们比太阳能便宜,但我们发现,铁塔的总安装成本是涡轮机的两倍。更重要的是,农民经常过度抽水,因此使用了比实际需要更多的水和电。”

Anemoi团队的方法,将涡轮机安装在棕榈树上,提供了这些优势:

  • 比传统的小型风力涡轮机和泵系统便宜25%
  • 比太阳能电池板和水泵系统便宜44%
  • 初期投资成本比接入电网低60%
  • 42,000公斤一氧化碳2可以在单个系统的生命周期内保存吗
  • 与传统的风力涡轮机相比,视觉上更吸引人,也更安静

“我们设计了风力涡轮机和泵系统,使其能够满足印度政府对太阳能泵的规范,即一个1马力的太阳能泵必须能够使用900W的太阳能电池板从1000万头的头上每天输送9万升。我们计算出,通过组合一个2千瓦的风力涡轮机、一个1马力的泵和一个10千瓦时的电池组,可以以更低的成本实现这一规格。”

以下思路使系统更具成本效益:

  • 用棕榈树取代铁塔,从而减少铁塔的成本和碳足迹
  • 通过使用水位传感器优化灌溉需求,减少电力需求
  • 利用物联网(IoT)对系统进行控制和监控

table-w-border风能和市场潜力

“首先,我们选择了印度、肯尼亚和菲律宾。由于农业部门在这些经济体中发挥着重要作用,灌溉泵需要定期供电。幸运的是,两国都拥有巨大的小型风力发电潜力。”最近的研究(3)表明,在印度420个地区中,有50%的地区风速超过5米/秒,这些地区的年平均风速测量为20米。

菲律宾的小风力发电潜力为173.6万千瓦,覆盖了约8%的陆地面积。两国都拥有风能和亚洲巴尔米拉棕榈树的潜力,可以从可再生能源中受益,为快速增长的经济提供燃料。因此,这个项目有相当大的市场。

Anemoi团队感谢施耐德电气的BipBop和Access to Energy项目提供的灵感。

初始投资成本
这比将水泵连接到电网要便宜得多。为水泵扩建电网的资本成本约为8000美元/公里。(2)

进一步阅读:

  1. 新和可再生能源部,贾瓦哈拉尔·尼赫鲁国家太阳能任务,太阳能光伏水泵系统
    Technical-specification_spwps_2013_14.pdf
  2. 经济能源供应的光伏解决方案,ARE_Publication_ -_Case_studies_for_renewables_in_Developing_countries.pdf
  3. 2016年5月31日起20米MAWS (MNRE)用于建立小型风力机的风监测站名单http://niwe.res.in/assets/Docu/List_of_WMS_20m_May_2016.pdf

风力发电工程与开发


了下:可再生能源


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