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老虎機技巧教學日本工程師希望建造能夠抵禦世界上最惡劣颱風的風力發電機,即使在自然災害中也能發電。
中號
Mariyan Robedizo Engranes老虎機技巧教學在颱風海燕襲擊時才15歲。她住在菲律賓東部薩瑪島東部的家鄉多洛雷斯。該國經常遭受颱風襲擊,但颱風海燕在菲律賓被稱為Yolanda,非常出色。它於2013年11月8日到達,是有史以來最強大的熱帶氣旋之一。

“早上6點之前,我聽到媽媽在喊叫,” Engranes回憶起Yolanda襲擊的早晨。“我已經老虎機技巧教學意到我們房子裡的水了。海浪很高。”

颱風“海鹽”引起了風暴潮–達到314 km / h(195 mph)的風將棕櫚樹連根拔起,屋頂被撕毀。超過6,300人在暴風雨中喪生,數千人流離失所。對於那些倖存的人來說,權力的缺乏使他們重建生活的過程更加艱難。

恩格拉尼斯說,颱風過後兩個月,她的鄰居停電了。她說:“在某些地區,甚至花了三個月的時間。” “但是在正常情況下,就像在海鹽之前一樣,我們這裡的電力不穩定。”
對於菲律賓來說,可靠的電力供應對這個群島國家的許多島嶼都是一個挑戰,颱風加劇了這種情況。自然災害發生後,恰恰在最需要電力時,最難提供電力。但是一個新穎的答案可能來自另一個災難頻發地區的工程師:日本。

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總部位於東京的一家名為Challenergy的初創企業設計並建造了專門設計用於在颱風多發地區運行的風力渦輪機。對於Challenergy的創始人兼首席執行官Atsushi Shimizu來說,這些堅固的風力渦輪機的理想之地是在East Samar之類的地方,老虎機技巧教學那裡缺乏可靠的電力。

但是,最初激發清水的並不是颱風海燕。這是另一場自然災害,深深地影響了日本人民。日本東海岸的2011年東北(或仙台)地震異常強烈,並引發了海嘯。這場海嘯吞沒了福島縣大uma市的福島第一核電站,並造成了三起核事故。

從10月9日至13日,颱風哈吉比斯使超過270,000戶家庭斷電,在日本造成的損失超過150億美元(110億英鎊)
福島核災難導致日本政府放棄了核能。以前,有54座核反應堆提供了日本近三分之一的電力,但如今,日本的33座反應堆中有24座仍處於關閉狀態。後果之一是該國失去了低溫室氣體排放領導者的令人羨慕的地位。
地震發生時,清水噹時在一家製造傳感器的公司工作。這位41歲的老人認為,他的國家需要擺脫核能的束縛,他感到被迫開始研究可再生能源。

日本的能源總消耗量是世界上最大的能源消耗國之一,但僅7.6%來自可再生能源,其中87.4%來自化石燃料(2017年為最新數據)。通過查閱有關可再生能源的文章,他發現日本擁有巨大的風能機遇,但日本的風力渦輪機卻很少。老虎機技巧教學風力發電僅佔日本能源總產量的1.5%。清水感到困惑。

像馬格努斯一樣彎曲

日本最大的風能開發商之一日本風能開發項目經理小林洋子說,有許多障礙阻礙了日本對風能的採用。其中之一是颱風。2019年,颱風哈吉比斯是數十年來襲擊日本大陸的最強,最大的颱風之一。從2019年10月9日至13日,Hagibis在日本造成超過270,000戶家庭斷電,造成的損失超過150億美元(110億英鎊)。

九州是日本五個主要島嶼的最南端和最西端,尤其是位於九州以南的沖繩島連環島是最容易發生颱風的地方。小林說,她的公司曾試圖在九州開發風電場,但發現某些地區在風速和湍流方面都“太強大”。

在這種情況下,清水希望他的設計不僅可以承受高風速,而且可以利用其動力。他計劃採用與常規渦輪機截然不同的設計來實現這一目標。像在北歐發現的那樣,大多數商用風力渦輪機都使用螺旋槳狀葉片沿水平軸運行。但Shimizu的設計是在垂直軸上,用圓柱體代替葉片,並且利用了稱為馬格努斯效應的物理現象。
以德國物理學家海因里希·古斯塔夫·馬格努斯(Heinrich Gustav Magnus)的名字命名,老虎機技巧教學他在1852年描述了這種現象,馬格努斯效應的最佳日常例子是在球類運動中。在足球,棒球,網球和板球中,球員通常會增加旋轉球的能力。例如,當網球運動員擊中球時,他們還可以在撞擊時向上或向下刷球拍,從而使球在空中飛行時旋轉。隨著球的旋轉,球開始彎曲,偏離不旋轉時的軌跡–與普通弧線的偏離是馬格努斯效應的結果。

Challenergy的風力渦輪機使用首先旋轉其三個氣缸的電動機。當這些汽缸旋轉時,它們會置於氣流中,就像空氣中旋轉的球一樣,產生馬格努斯效應,這將使渦輪旋轉。渦輪機的設計使其僅在這些圓柱體旋轉且風在吹拂時才旋轉。Challenergy表示,儘管電動機需要能量輸入來旋轉,但這僅佔渦輪機產生功率的大約10%。

該渦輪機的垂直軸和馬格努斯效應開發設計的優勢在於,它可以適應任何風向,並且可以根據風速控制發電量。後者是通過與紡紗滾筒並置的襟翼或“滾筒翼”完成的,可以對其進行調節以控制馬格努斯效應的強度。清水說:“我們根據風速調整圓柱的旋轉角度。” 由於馬格努斯效應是主要驅動力,因此渦輪機的旋轉速度幾乎是常規葉片式渦輪機的10倍。這意味著它們的噪音較小,清水也在研究較低的旋轉速度是否對經過的家禽產生較小的有害影響。
儘管清水的渦輪機看起來令人印象深刻,但實際上與傳統的螺旋槳渦輪機相比顯得相形見war。在日本,傳統的螺旋槳渦輪機的葉片通常達到40m,塔高將近80m。例如,北海道的常規渦輪機的最大輸出功率為3兆瓦(MW)。相比之下,Challenergy風力渦輪機目前可發電10KW(或0.01MW)。但是清水計劃將其渦輪機擴大到100KW,這將需要一台約50m高的渦輪機。

儘管它們可能永遠無法達到傳統渦輪機的效率,但這些攪拌器形結構的吸引力在於其堅固性。安裝在沖繩縣石垣市的10KW版本已經在老虎機技巧教學颱風期間記錄了其第一發電量,Challenergy認為這是世界第一。2019年10月,石垣島逃離了颱風哈吉比斯,但一場較小的風暴颱風米塔格襲擊了該島。在風暴期間,Challenergy的傳感器記錄的最大風速為43至45m / s(米每秒)– 96-100mph。他們聲稱他們的裝置可以承受高達70m / s(156mph)的風,但是操作上限為40m / s(89mph)。為了說明這一點,颱風哈吉比斯有10分鐘的持續風速為54m / s(120英里/小時),一分鐘的持續風速為72m / s(160英里/小時),

當今大多數螺旋槳渦輪機的運行極限約為20-30m / s(44-67mph)。挪威總部設在挪威的國際能源諮詢公司DNV GL的首席工程師Alex Byrne表示,這是一項設計決策。“如果渦輪機設計者選擇這樣做,他們也可以設計出運行速度高達40m / s的渦輪機。但是,對於大多數目標來說,將渦輪機設計為降低風速極限的目標在經濟上更具意義。”她說。

保持開燈

對於世界上許多活躍著渦輪機的站點,每年可能只有幾小時的風速為25m / s(56mph)或更高。對於此類站點,創建非常強大的渦輪機沒有任何意義。“挑戰能源針對的是現代風力渦輪機無法針對的應用。這既不是好事也不是壞事,這僅意味著Challenergy需要確保經濟適用於其應用。” Byrne說。

Challenergy的渦輪機價格為250,000美元(190,000英鎊),考慮到可比功率的小型標準螺旋槳式風力渦輪機通常要花費數万美元,因此價格昂貴。大型商用風力渦輪機的成本高達200萬美元(合150萬英鎊),但由於它們產生的功率為兆瓦,從長期來看,它們往往更經濟。

Kobayashi同意,站點的平均風速對於確定哪種渦輪機具有經濟意義非常重要。對於僅偶爾遇到高風速的站點,Challenergy的渦輪機是過度設計的昂貴案例。然而,如果風力渦輪機可以發電更長的時間,而當其他渦輪機由於高風速或湍流而可能無法運行時,那麼這種渦輪機就可以成為自己的了。

菲律賓是亞洲颱風頻發最多的國家,出於其他原因,這些堅固的渦輪機也可以成為一個不錯的選擇。在菲律賓的許多地區,小型柴油發電機很常見,但是在整個群島上運輸柴油會增加成本,尤其是對於偏遠的島嶼,這使可再生能源的替代品更具吸引力。老虎機技巧教學菲律賓地方政府已承諾購買Challenergy的7台渦輪機,這些渦輪機將構成許多微電網的一部分。

這些微電網將採用太陽能技術以及Challenergy的風力渦輪機,該渦輪機將與柴油發電機一起為電池充電。在微電網環境中,伯恩說,小型,堅固且高度可靠的渦輪機可能是該技術的很好應用。Bryne說:“每年產生的能源的可靠性和資本成本將成為首要問題。” “如果(Shimizu的)關於高可靠性和高容量因數的說法是正確的,那麼它可能會非常有說服力。”
Bryne得出結論,對於任何風力渦輪機,客戶都應該能夠計算出每年可以預期產生多少能量。她說,渦輪機供應商應提供一條功率曲線:該圖顯示了不同風速下的電輸出量。有了這些信息,購買者就可以計算出特定的渦輪機是否適合現場。

全球變暖將對海洋和極端天氣事件產生深遠影響。在2019政府間氣候變化專門委員會的報告指出,極端的厄爾尼諾和拉尼娜事件可能會更頻繁地發生。

對於菲律賓而言,這可能導致更頻繁的更強颱風。目前,在過去三十多年來,颱風引人注目的東亞和東南亞地區已經由12-15%愈演愈烈,與類別四五風暴的比例翻了一倍甚至兩倍。該研究的合著者謝尚平指出,颱風越來越強烈。謝說:“海平面上升和颶風加劇將對沿海社區構成嚴重威脅。”

東京大學全球氣候動力學副教授Yu Kosaka表示,接近日本的颱風總數沒有任何變化,但是最近走的路是不可預測的。她說:“在過去的幾年中,我們在颱風不足的地區看到了颱風及其登陸的異常軌跡。” “颱風通常襲擊日本西部,因此這些地區為他們做好了充分的準備。但是最近幾年,颱風襲擊了日本東部和北部。” 通過該國各地的極端強的溫帶氣旋(有時稱為“炸彈旋風”或“爆炸性旋風”)也有所增加。

鑑於此,建造能夠經受氣候變化影響的渦輪機是一個令人生畏的前景。但是,能夠抵禦這些颱風的渦輪機將成為必不可少的生命線。清水的渦輪已經經歷了第一次暴風雨,工程師對此充滿了希望。仍然存在的問題是,渦輪技術的步伐是否能跟上極端風暴變得越來越強的速