风能的早先：机遇与挑战

作为这种放宽，即将每个强度蒸汽中的的模块存量从一时期 HAWT 中的的大约 8000 个减缓到下一代小型垂直直线强度蒸汽（VAWT；示意图 3）中的的将近 12 个。

离合器等一些部件在大型的系统中的确实来得具运输成本效益；然而，它们在 VAWT 中的被仅仅补救。垂直直线设计者可能会了将强度蒸汽伸展迎吹拂本体的必须，进而补救了另一个运输成本因素。

而且，较少的强度蒸汽尺寸有助于常用高于运输成本本体部件，例如木塔，其运输成本比同等钢塔高于 90%。这些节省可以抵销在吹拂速较高于的高于山坡内陆地区开始行驶的劣势。此外，在在全世界上 89% 的吹拂站中的，当山坡较移动性从 80 m 减高于到 10 m 时，强度层级不会减高于。

左，市售 VAWT

具翼型横截面的垂直定向植株 (A) 绕蒸汽的垂直直线旋转，带动装配在塔架 (C) 上的用电机 (B)。右示意图，加一州理工学院强度用电提较高效率录像试验中室 (FLOWE)。超过 24 个商用 VAWT 的元件在各种装配中的开展验证，以研究研究成果空气声学强子和用电。

为什么实际上没有选用这种新方法。 1980 年代对 VAWT 的研究研究成果表明，它们的空气声学比 HAWT 来得十分复杂，因此它们对疲劳飞行器的反其所来得难预测。在该领域出现值得注意的本体性超载后，VAWT 在很小程度上被放弃了。

我们在全市范围内的录像验证和其他经验表明，即使在今天，毫无疑问的商用 VAWT 在初始调试后数月甚至数周内都会出现本体或电气超载 [另请参考示意图 4]。

尽管如此，如果可以在连贯的多学科研究研究成果计划中的依靠近似值流体声学、涂层科学、电气工程和试验中诊断学的最新困难重重，那么准确的 VAWT 设计者情况就仍未明朗了。

加一州理工学院提较高效率强度用电录像试验中室 (FLOWE) 的 VAWT 本体超载范例

尽管过去四年在加一州理工学院提较高效率强度用电录像试验中室 (FLOWE) 开展的录像验证推断出了这两项小型 VAWT 新科技的局限性，它还证实了由于山坡相对较高于，实际上认为不普通人的高于山坡内陆地区也可以有效地搜罗强度用电的吹拂速。

为数不多，仍未搜罗了超过10,000小时的校准数据集，对10米较高的VAWT开展了年初的录像验证，这些VAWT装配了各种配有，其中的仅限于许多曾受深海鱼群原理启发的配有。

结果表明，与一时期吹拂电场来得，尽管常用的强度蒸汽较移动性是一时期本体的十分之一，并且在元件中的的曲率半径也很倾向，但给定蒸汽元件规模宏大的强度用电产量不太意味著增加 10倍，[如示意图 5]。

这一违反直觉的结果为将这种新方法其所用于强度用电搜罗透过了多种机遇。前面描述了唤起该领域再进一步研究研究成果基本的令人信服的事例。

18-VAWT 元件装配的左顶视示意图。灰色箭头说明盛行吹拂向 。 VAWT cm和曲率半径按比例绘制。

在每次验证中的，所有 9 对 VAWT 对都与蒸汽对相互间的植株群众运动同方向反向旋转，无论是逆吹拂还是顺吹拂。

右示意图，FLOWE 18-VAWT 元件的足迹功率密度校准。打开圆圈，实际上校准。实心圆圈，常用几何录入位点将实际上校准外推到无限 VAWT 元件。每个数据集点代表一次十分钟的录像最低校准。虚线范围说明一时期 HAWT 农场性能。

强度用电新科技拓展导致的战略最终目标机遇

内华达偏远定踞点的用电。内华达人均再生能源消耗量踞全市第二，人均二氧化碳再生能源消耗踞全市第三，水费踞全市第四。该一州还缺乏像澳大利亚本土 48 个一州那样的综合因特网电网；意味著，许多农民乡村意味著必须通过不利生存环境运输的ND来用电。

因此，内华达透过了一个独具的机遇来研究研究成果在此之前的强度用电用电新方法如何既满足再生需求量，同时又减高于用电运输成本和碳足迹。

基本而言，该内陆地区强度用电的来得多受到重视可以减缓对ND燃油的意味著和涉及的潜在生存环境危害，同时通过增加再生能源生产组合成的重要性和减高于再生能源运输成本来增强再生能源安全。

此外，在内华达开展的录像验证为内华达氏族定踞点的广大中美洲平埔族乡村透过了一个平庸的平台，那里有超过一半的较高中的生在毕业前辍学，只有将近 2% 的医学院毕业生，失业率是所有中美洲平埔族中的最较高的。

这些乡村的劳动力拓展——在可再生再生能源的特定着重下——不太意味著通过令人兴奋且实际上涉及的选修来期望教职员调入和做出才智，这些选修将会培养新的大多再生能源行业的来得再进一步领导者。

内华达具原创性的生存环境条件为强度用电新科技透过了严格的普通人全世界验证，如今这些新科技通常在曾发挥作用试验中室研究研究成果或近似值机中的设计者。这一内陆地区的研究研究成果也具来得广泛的生存环境意义，因为布里斯托尔湾内陆地区仅限于许多意味著再生能源的小定踞点，而且也拥有全世界上一半的红鳟渔业。

为加一州老化的吹拂电场大修新科技，在这十年内，在全世界上每年用于吹拂电场开始行驶和管理的补贴预计将达到 130 亿美元 。其中的大部分运输成本与必须再次为老化的强度用电场可供电有关，要么增加的电力生产要么满足与音量造成了和对候鸟和苍蝇的影响涉及的新生存环境法规。

由于加一州是第一个共同开发大型吹拂电场的一州，它也是第一个面临与吹拂电场再次可供电涉及的新科技和农业挑战的一州。上述 VAWT 的系统的高于剖面和较高功率密度使它们不太意味著被移往在这两项的强度用电场内，来增加用电量或取代原来强度蒸汽的用电。

例如，加利福尼亚一州中南部的 Altamont Pass 是澳大利亚最早的吹拂电场之一，在此之前兆规模宏大最低造成了 1 托的的电力。

通过在高于于 HAWT 的大面积有利于强度条件下均等 VAWT，VAWT 元件测得的 10-20 W/㎡ 最低性能可以转变成为农场用电量的两倍以上。

在此之前已为不清楚设在同一前面的 VAWT 和 HAWT 如何在空气声学特别强子或如何提较高效率这种强子。以往对 VAWT 开展年初研究研究成果的经验证明，必须通过录像验证来足量试验中室规模的试验中和近似值机框架，才能严格问此类情况。

因此，录像经验可以在新科技共同开发过程中的创建一个最主要的反馈气化。此类研究研究成果的平庸生存环境是上去引用的 Altamont Pass，它包含全世界上最大的强度蒸汽集中的地。

在此之前依靠 3D 存储等常用点生产新科技来做到个性化可供来得再进一步、家庭或小型乡村常用的再生能源的系统为对来得小、来得简单的强度用电的系统的重视透过了一个独具的机遇。这种自己动手 (DIY) 的新方法依靠创客群众运动的在全世界上兴起，使着迷的各方并不必须构建和侦察强度用电匹配设备。

这一努力的一个潜在变革里程碑是做到仅仅 3D 存储的千托级 VAWT 模块。

涉及 VAWT 模块的尺寸虽然超出了大多数 3D 存储的系统的近期控制能力，但随着生产新科技的明朗，在来得再进一步几年内是可以做到的。并不必须成功大幅减高于强度用电的系统的运输成本是与 3D 存储范例兼容的小型强度蒸汽所有别于的战术上。

近代强度用电研究研究成果的挑战

只有的系统地、严格地解决长期意味著于的阻碍进步的科学障碍，才能做到这些想法，使我们生产和消费行为的电力方式为暴发或多或少变异。为此，我们建议为中心不限相互相似性的研究研究成果重点许多组织一项研究研究成果计划，来问基本情况：

可靠的强度用电设在何处？我们可以做些什么来来得好地翻身它？而且，我们如何提较高效率这些的系统的功能、内嵌和选用？

这两项的强度天然资源地示意图是基于借此机遇远离外墙和树木等本体的传感器，因为这些物体会造成了来得十分复杂的吹拂场，从而难以解释传感器的校准结果。然而，这里设想的分布式强度用电的系统常常设在如此十分复杂的吹拂场中的。

因此，有前提对建筑生存环境中的暴发的流动本体强子开展基于物理学的阐释，强调如何从设在这些十分复杂生存环境中的的传感器网络重建大面积吹拂场。

这特别的研究研究成果文艺活动其所仅限于吹拂洞和大洞校准以及规范流-本体强子的近似值机模拟；共同开发新的近似值工具，以渗入来自廉价、大规模分布的强度传感器的众包强度数据集；以及由此造成了的强度框架中的假设的同年量化。

这项兼职的一个范例研究成果将是整体的、开源的郊区、一州和发达国家强度天然资源地示意图，这些地示意图必需于从来得再进一步到公用事业规模的用电。

一个足量的研究研究成果最终目标是共同开发支持分布式侦察和行驶范例的强度蒸汽设计者理念。这项兼职其所强调常用可持续性生产工艺（仅限于 3D 存储）设计者和生产高于运输成本、轻质和温损坏的涂层和共同开发准确的 VAWT 的系统。

这特别的研究研究成果文艺活动意味著仅限于通过控制体系本体和涂层微观本体来创建智能的、功能分级的涂层；共同开发支持可扩展生产的新纳米生产新方法；为个性化的 VAWT 扭矩和音量特性验证容量控制策略；减高于对生态学污垢和结冰温曾受性的转子植株设计者；对拓展中的内陆地区用于强度蒸汽生产的本地采购涂层开展评估。

一个最主要的研究研究成果最终目标是提较高效率元件中的强度蒸汽的空气声学和电气的强子，以最大限度地减高于用电量，减高于用电的准确性和常用寿命，并最大限度地减高于运输成本。

来自自治和网络的系统、仿生工程、最优控制理论和近似值流体声学的术语可以通过元件中的各个单元相互间的自动、实时反馈控制和数据集共享来做到强度用电的动态提较高效率。

丰富的模板空间必需于试验中室和录像的聚焦提较高效率，仅限于静态和动态蒸汽较移动性、曲率半径和元件装配；元件管控协议；与 HAWT 设在同一两处；与发电、ND和电池组可控的混合动力；与海上吹拂电其所用的浮动平台内嵌。

强度用电新科技拓展的可持续性发展

在本原文的，我们简要阐述了强度用电新科技拓展现状的替代方案。可以负责任的是，这种新方法与该领域的近期轨迹并不相互排斥。

事实上，一个最主要的机遇意味著在于传统 HAWT 和 VAWT 的共同取向。尽管如此，在此之前基于大量小型、简单 VAWT 的强度搜罗新方法透过了一组独具的机遇，这些 VAWT 在许多只能可以取代传统的 HAWT，或者仅用于 HAWT 只能到达的前面和其所用。

在任何一种只能，都必须启动大量额外的研究研究成果，以做到此处建议的强度用电的在全世界上潜力。此处描述的路线示意图和近期其所用可以作为该兼职的可靠起点。

参考文献:

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