• สร้างกังหันที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น 75% ด้วย AlibreDesign
• ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นทำให้สามารถติดตั้งในสถานที่ต่าง ๆ ได้มากขึ้นด้วยระดับลมที่ต่ำลง
• สิทธิบัตรใหม่ช่วยให้ผู้บริโภคในเมืองมีความเป็นเจ้าของ

นักประดิษฐ์ฟลอริดา อัปเดตเทคโนโลยีกังหันลมในบ้าน

ไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะเห็นแผงโซลาร์เซลล์ติดตั้งในบ้าน ทำไมไม่กังหันลม?

Fort Myers, Fla. ผู้ประดิษฐ์ Helmuth Geiser คิดว่ามันเป็นคำถามที่น่าสนใจและด้วยความช่วยเหลือของการสร้างแบบจำลองพารามิเตอร์โดย Alibre Design บริษัทของเขากำลังสร้างกังหันลมขนาดเล็กที่สามารถใช้เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ได้ในราคาที่คุ้มค่า

“ฉันเริ่มค้นคว้าประสิทธิภาพและราคาของระบบพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม และพบว่าระบบพลังงานแสงอาทิตย์มีราคาแพงมากเมื่อเทียบกับพลังงานลม ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งต่อกิโลวัตต์จะสูงกว่าประมาณ 3-4 เท่า”

ใช้พลังงานลมจากฟาร์ม

กังหันที่พบในฟาร์มกังหันลมตามทางหลวงสามารถเหวี่ยงได้ 1 ถึง 7 เมกะวัตต์ กังหัน “เมกะวัตต์” เหล่านี้ได้รับเงินทุนและเป็นเจ้าของโดยบริษัทสาธารณูปโภค ดังนั้นจึงอาจมีขนาดใหญ่และมีราคาแพงเท่ากับเครื่องยนต์ไอพ่น Geiser กังหันขนาดเล็กที่มีกำลังตั้งแต่ 1 ถึง 100 กิโลวัตต์ ดูเหมือนจะเป็นวิธีหนึ่งที่จะทำให้บุคคลทั่วไปเข้าถึงพลังงานหมุนเวียนได้มากขึ้น

Geiser กล่าวว่ายุโรปกำลังใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภท “ลมขนาดเล็ก” นี้อย่างกว้างขวางมากขึ้น กังหันขนาดเล็กยังมีประวัติศาสตร์อันยาวนานในสหรัฐอเมริกา แต่ส่วนใหญ่ถูกจำกัดอยู่ในพื้นที่เพาะปลูกและพื้นที่ห่างไกลอื่น ๆ ซึ่งไม่สามารถเชื่อมต่อกับสายส่งไฟฟ้าได้ง่าย ตามเนื้อผ้ากังหันสูบน้ำเพื่อการชลประทานและปศุสัตว์ หรือหอสื่อสารที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าให้พ้นทาง

“ฉันรู้ว่าผลิตภัณฑ์ลมขนาดเล็กที่มีอยู่นั้นขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ล้าสมัย ซึ่งบางรุ่นมีอายุย้อนไปถึงช่วงทศวรรษที่ 1930 ซึ่งมีประสิทธิภาพหรือความน่าเชื่อถือเพียงเล็กน้อยในการทำให้เป็นโซลูชันที่ใช้งานได้จริง”

Geiser มุ่งมั่นที่จะปรับปรุงการออกแบบแบบดั้งเดิมและสร้างนวัตกรรมทางกลที่สำคัญ 3 ประการ ปัจจุบัน Scaled Energy ซึ่งเป็น LLC ที่ก่อตั้งโดย Geiser และวิศวกรไฟฟ้า Syd Wells กำลังผลิตสายผลิตภัณฑ์ใหม่ที่จะช่วยให้เจ้าของบ้านสามารถผลิตไฟฟ้าฟรีจากอากาศบางได้

“ผลิตภัณฑ์ของ Scaled Energy ปรับปรุงประสิทธิภาพได้มากกว่า 75% โดยมีค่าใช้จ่ายเทียบเท่ากับการออกแบบกังหันขนาดเล็กที่มีอยู่” Geiser กล่าว

ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นยังหมายถึงผลิตภัณฑ์สามารถใช้งานได้ในภูมิภาคต่าง ๆ มากขึ้น “ตัวอย่างเช่น กังหันขนาดเล็กอื่น ๆ ไม่สามารถใช้ในพื้นที่ที่กำหนดให้เป็นเขตลม 2 เนื่องจากไม่สามารถผลิตพลังงานได้เพียงพอ แต่ด้วยผลิตภัณฑ์ของ Scaled Energy พวกเขาสามารถทำได้”

เริ่มการผลิตด้วย AlibreDesign

Geiser ดำเนินการ “ซ่อมแซม” ทั้งหมดและร่างชุดประกอบที่ผลิตขึ้นขั้นสุดท้ายในแอปพลิเคชันการสร้างแบบจำลองพารามิเตอร์ของ Alibre Design จากข้อมูลของ Geiser ซอฟต์แวร์ช่วยเปลี่ยนคำถามที่น่าสนใจให้กลายเป็นการผลิตจริง

นอกเหนือจากการสร้างแอสเซมบลีเสมือน โมดูลอื่น ๆ เช่น Alibre Motion ยังอนุญาตให้ Geiser ทดสอบชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวในแอนิเมชัน ในทำนองเดียวกัน Alibre CAM ถูกใช้เพื่อแปลการออกแบบของเขาให้เป็นเส้นทางการตัดด้วยเครื่องจักรที่มีความแม่นยำ

“AlibreDesign นำเสนอการผสมผสานที่ยอดเยี่ยมของคุณสมบัติของซอฟต์แวร์, ใช้งานง่าย และราคาสุดท้าย ฉันได้แนะนำ Alibre ให้กับเพื่อนนักประดิษฐ์ของฉันหลายคนที่ Edison Inventors Institute (EIA) ที่เรามีและจะทำต่อไป Geiser กล่าว “เมื่อมองย้อนกลับไป ฉันไม่คิดว่าเราจะทำโปรเจ็กต์นี้ด้วยความแม่นยำได้ และในระยะเวลาอันสั้นหากไม่มี Alibre Design จะถูกทำให้เป็นจริง”

นวัตกรรมใหม่

การปรับปรุงที่สำคัญ 3 ประการของ Geiser ในการออกแบบกังหันขนาดเล็กทำให้พวกเขามีค่าบ้านได้อย่างไร

ประการแรก Geiser ได้ออกแบบฮับการปรับระดับเสียงใหม่ นี่คืออุปกรณ์ที่ปรับเปลี่ยนมุมของการโจมตีของใบพัดเพื่อดึงพลังสูงสุดจากความเร็วการเคลื่อนที่ของอากาศที่แตกต่างกัน วิธีการแบบเก่าอาศัยการเคลื่อนตัวและการเบรกเพื่อป้องกันไม่ให้กังหันพังเมื่อลมพัดแรงเกินไป

“ใบพัดในกังหันรุ่นเก่าเหล่านี้มีระยะพิทช์คงที่ ดังนั้นพวกมันจึงทำงานภายในขอบเขตความเร็วลมที่เล็กมากเท่านั้น” เขากล่าว แต่ Geiser ได้สร้างกลไกที่ซับซ้อนกว่าแต่ยังมีราคาถูกกว่าซึ่งควบคุมฮับด้วยแรงดันอากาศในใบพัดเท่านั้น จึงขยายซองได้

ประการที่สอง ตัวควบคุมความเร็วจะถูกยกเครื่องใหม่ด้วย กลไกนี้ทำให้การเคลื่อนไหวของเครื่องกำเนิดมีความสอดคล้องกันมากขึ้น Geiser กล่าวว่าอินพุต “ไดรฟ์ตรง” ลดประสิทธิภาพของกังหันในฟาร์มลงอย่างมาก ด้วยการเพิ่มใบพัดที่มีประสิทธิภาพสูง กังหัน Scaled Energy จะผลิตพลังงานเพิ่มขึ้นอย่างมากสำหรับปริมาณลมเท่าเดิม

Geiser ยังพิจารณาค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและบำรุงรักษา คุณสามารถออกไปสู่พื้นที่เพาะปลูกและสร้างเสากระโดงขนาดใหญ่ที่ยุ่งยากได้โดยใช้เครื่องจักรหนัก พื้นที่ในเมืองจะไม่มีความหรูหราของพื้นที่เปิดโล่ง “แนวคิดสำหรับเสาพับจึงถือกำเนิดขึ้น” Geiser กล่าว “เจ้าของบ้านสามารถเพิ่มและลดระดับกังหันได้โดยใช้เสาแบบขยายได้ที่ทำงานด้วยระบบไฮดรอลิก และการบำรุงรักษาอุปกรณ์นั้นใช้แรงงานน้อยลงและเป็นอันตรายน้อยกว่าเสาค้ำแบบเดิม มันกำลังเกิดขึ้น”

สายผลิตภัณฑ์ล้ำสมัยของ Scaled Energy จะเปิดตัวเร็ว ๆ นี้ รุ่นล่าสุดมีการทดสอบในด้านเศรษฐศาสตร์อย่างไร?

ตามราคาฟลอริดา Geiser ประมาณการว่ากังหันขนาด 10 กิโลวัตต์สามารถผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 500 ดอลลาร์ต่อเดือน ดังนั้นผู้ซื้อส่วนใหญ่จะสามารถซื้อระบบมูลค่า 45,000 ดอลลาร์ได้ภายใน 7 ปีครึ่ง ดูผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) ของคุณ มีการลดหย่อนภาษี

“ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น, ความทนทาน และความสะดวกในการติดตั้งกังหันเหล่านี้ทำให้ลมเป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่มีศักยภาพ”