这座太阳能/风能塔在这里作为办公园区的一部分,旨在为电动汽车充电而无需连接到电网
世界向电动汽车的过渡听起来已经足够令人畏惧,甚至不考虑上游挑战,例如加强脆弱的电网并将该电网连接到美国到 2030 年实现 2500 万辆电动汽车的国家目标(以及全球范围内一系列类似的雄心勃勃的目标)。因此,为此,一个简单但已获得专利的想法被提出来创建一种超快电动汽车充电器(由风能和太阳能供电),无需任何电网连接。
纽约工程师兼发明家吉姆·巴迪亚 (Jim Bardia)本周在底特律北美国际汽车展上展示了他的风能和太阳能塔的比例模型。这个想法源于 Bardia 最初的梦想,即为全球南方或任何离网地区的农民提供清洁、可靠的电力,因为世界上仍有 7.75 亿人无法获得可靠的电力来源。
该塔的开发商表示,其预计价格为每千瓦时,可以轻松提供低价甚至免费充电来吸引路边客户。
Bardia 的塔将垂直轴风力涡轮机 (VAWT)(将熟悉的风车式水平轴机器翻转 90 度)与固定在涡轮机机翼组件上的太阳能电池板结合在一起。巴迪亚表示,“打蛋器”的方向总是指向风向,而风车装置则必须随着风向的变化而旋转。
“这些卧式机器也无法利用阵风,这会导致大量动能损失,”巴迪亚说。
获得专利的“悬浮枢纽”从磁悬浮列车中汲取灵感,集成永磁体以几乎消除静态和动态负载。机翼组件以接近零的摩擦力漂浮和旋转。当风力减弱时,随之而来的飞轮效应使涡轮机旋转更长时间。
“确实存在气隙,所有重量都向下推到塔顶,就像顶部有一个巨大的推力轴承一样,”巴迪亚说。
太阳能电池板集成径向风扇来冷却伏打电池的底部。它们倾斜的表面会甩掉早晨的露水,以防止污垢进入并大大减少持续的维护。Bardia 是一名机械工程师,其早期职业生涯致力于制造装甲车、豪华轿车和赛车。他表示,自清洁功能使塔楼的电气性能提高了 38%。
涡轮机组件通过驱动轴通过八速顺序变速器连接,并为发电机提供动力,据称效率高于 90%。这种数字控制传输有助于该塔在低至 8 公里/小时的风中发电,并在风速高达 120 公里/小时的强风中保持正常工作。
拟议的塔楼高约 24 米,配有 10 米长的转子组件。该可扩展系统可容纳 1 兆瓦的电池用于电力存储,理想情况下使用经过重新利用的电动汽车电池,以实现有用的第二次生命。微风和阳光结合起来可以产生 70 千瓦的连续电力,即每年约 234,000 千瓦时,足以让电动汽车以每千瓦时约 5.6 公里的典型消耗行驶 130 万公里。
“这就像一个小型混合发电站,配有两个大的涓流充电器,”巴迪亚说。
然后,该塔可以提供高达 380 kW 的电量,甚至超过了电动汽车目前可以接受的最强大的 800 伏架构,并且没有电网连接,也没有关于煤炭或其他化石燃料发电来源的尖锐问题。目前,几乎每增加一瓦的可再生能源发电能力,都需要化石燃料发电提供冗余备份,以备不时之需。巴迪亚说,这些塔可以缓解这种需求,并且更加清洁和高效。他说,支持直接离网充电的一些进一步观点包括:
超过 60% 的电网能源来自煤炭、石油和天然气。
发电厂效率低下。据美国能源部称,用于发电的能源中有 60% 以上在转换过程中损失了。
目前的直流快速充电需要在短时间内提供大量电力。单次 3 级 480V 充电所需的电量相当于充电时间内 50 户房屋的电网负载。
在其他环境中,例如城市和零售地点或高速公路走廊,这些塔仍然可以连接到电网以出售补充电力。这种安排将带来另一个关键优势:由于其发电缓慢但稳定,塔可以通过随处可用的240V 单相电源连接到电网,而不是花钱升级和安装昂贵的480-V电源。 V、三相电源。
WST(图中为印度尼西亚的小型模型)最初被设计为离网农场的发电站。
巴迪亚正在寻找制造合作伙伴来使这些塔投入使用,或者寻找一家公司来许可或购买他的专利。在一个潜在的迭代中,他设想了一座带有六个充电站和插头的塔和顶篷,如今的车站运营商通常必须支付建设费用昂贵的电网电力(包括 24/7 快速充电电流的严格公用事业需求费用)铁塔所有者可能只需支付电站费用。巴迪亚表示,该塔的发电成本低至每千瓦时,让业主可以轻松提供低价甚至免费充电来吸引路边顾客。