Zephyr Corporation è specializzata nello sviluppo e nella
produzione di piccole turbine eoliche.
Il sogno che l’azienda persegue, è quello che tutti nel mondo
possano utilizzare l’energia del vento – una energia
alternativa inesauribile – per generare facilmente elettricità a
casa. Per realizzare questo sogno, abbiamo deciso di mettere
da parte tutti i concetti precedenti e di sviluppare una turbina
ideale da zero. Questo ci ha portato a sviluppare nel 2002 il
“Progetto Z” (*), un’iniziativa congiunta tra industria, governo
e università giapponesi.
Integrando le tecnologie più avanzate e una costruzione
esperta, memori della maestria degli artigiani giapponesi
tradizionali, abbiamo sviluppato con successo l’Airdolphin
Mark-Zero, una piccola turbina di nuova generazione, che può
lavorare senza interruzioni sotto diverse condizioni
meteorologiche, dalle più stabili alle più avverse.
Questa turbina eolica può produrre 100kWh al mese ad una
velocità media del vento di 6m/s.
Ultimati i numerosi test sui siti *2 all’interno ed all’esterno del
Giappone, l’Airdolphin Mark-Zero è ora pronto ad essere
introdotto in tutto il mondo.
*1 Membri del Progetto Z: Toray Industries., Inc. (stampi delle pale); NEOMAX Co.,Ltd (precedentemente Sumitomo Special Metals
Co.,Ltd.) (sezione generatore elettrico); Yokogawa Electric Corp. (sistemi di comunicazione e manutenzione); NTN Corp. (parti
rotanti, inclusi i cuscinetti); Unitec Corp.(motore); Nitto Kako Co., Ltd (sistema di controllo vibrazioni); Moriyama Giken (cassa);
Oume Denshi (schada circuito elettronico); Università di Tokyo, Graduate School of Engineering (studio di osservazione e
ingegneria base della pala); National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (basic engineering ed esperimenti
pratici sulla pala). Lo sviluppo fu supportato dal Ministero dell’economia, del commercio e dell’industria giapponese, e dal
(National) New Energy and Industrial Technology Development Organization.
*2
Siti e siti pianificati dei test:: Monte Nonoboriyama, pref di Mie., Akadake Tembo-so presso Monte Yatsugatake; Isola di Miyajima,
pref. Okinawa; Ashikaga Institute of Technology, pref. Tochigi; Ocher Plateau in Cina (presso il Yulin College); Kyusyu University;
uno spazio espositivo a Sakura Josui, Tokyo; Isola artificiale di Odaiba nella Baia di Tokyo (un sito sperimentale operato
dall’Università di Tokyo); Università delle Ryukyu; Tarifa, Spagna (sito di fronte allo Stretto di Gibilterra); Soria, Spegna; Rimini,
Italia; Isole Shetland, U.K.; Aberdeen, U.K.; Erimomisaki, Hokkaido; Tappimisaki, pref.Aomori (gestito dal Dipertimento per il
commercio, industria e lavoro del governo prefetturale di Aomori); Ulan Bator, Mongolia; grandi magazzini Takashimaya a
Takasaki, pref. Gumma; grandi magazzini Takashimaya a Yokohama, pref. Kanagawa; “Eco no Hotori”, pref. Tokushima.
Airdolphin Mark-Zero
Crescere con il vento – per le prossime generazioni
L’attuale tecnologia per realizzare uno sviluppo sostenibile
In 10 punti, la tecnologia all’interno di Airdolphin Mark-Zero
1. Massa estremamente bassa
Il peso totale di Airdolphin è di soli 17,5Kg. Questo significa che per produrre 1 W bastano 17,5 grammi
(quando l’energia prodotta è costante a 1kW). Questo è solo il 20% del peso per Watt generato delle
grandi turbine eoliche. Per questo motivo Airdolphin traccia meglio il vento nelle turbolenze, risultando in
una generazione di potenza più efficiente. Il peso leggero permette anche diverse possibilità e soluzioni
di installazione.
2. Timone ridisegnato
Il timone dell’Airdolphin utilizza il Sistema Swing Rudder (Timone oscillante) di
nuova concezione. Questo sistema assicura una risposta superiore ai
cambiamenti improvvisi nella direzione del vento, migliorando l’efficienza della
generazione di elettricità.
Timone tradizionale
Sistema a Timone Oscillante
L’inerzia della coda fa oscillare il disco del rotore
oltre il nuovo vento apparente, esponendo la coda
alle forze del vento sul versante opposto, cosa che
causa una oscillazione direzionale.
L’inerzia della coda è interrotta al giunto e oscilla in
senso opposto, assicurando che il disco del rotore sia
bilanciato in modo equo senza oltrepassare il segno.
3. Rotore di nuovo disegno
Airdolphin è dotato di un nuovo sistema di rotore consistente in: tre pale molto
leggere, rinforzate da una pelle in fibra di carbonio per una rigidità superiore.
Un meccanismo di perno che utilizza il nuovo sistema Multi-Stagger (che
incorpora elemento di sostentamento multiplo e angoli di sollevamento).
Questa tecnologia permette alla turbina di catturare il vento in modo efficiente
e di rispondere in modo flessibile alle condizioni che mutano, dalle brezze più
leggere ai venti forti e improvvisi tipici delle tempeste, esulando dai controlli
del passo dell’elica.
4. Una innovazione per abbassare il rumore
Airdolphin ha il “Silent Disrupter Blade”. Questa nuova pala
ha tante scanalature sottili sulla sua superficie posteriore che
riducono in modo significativo il rumore del flusso dell’aria. La
progettazione nasce prendendo spunto dalla natura, nella
fattispecie dai profili alari dei gufi caratteristicamente
conosciuti per la silenziosità del volo che permette loro
l’avvicinamento alle prede.
5. Corpo robusto senza viti
La costruzione robusta del corpo ha la caratteristica di un
assemblaggio “senza viti”, ispirata alle arti tradizionali
giapponesi. Questa costruzione assicura una durata
superiore in qualsiasi tempo.
6. Funzione Power Assist
Per 10 secondi ogni minuto, Airdolphin utilizza la potenza generata in precedenza per far girare il rotore.
Questo permette al rotore di raggiungere il punto di cut-in più rapidamente - anche quando non c’è
praticamente vento, permettendo al generatore di catturare il vento con maggiore efficienza. La funzione
Power Assist previene anche il congelamento del rotore causato dalle basse temperature.
7. Il nuovo sistema di gestione della potenza
Il nuovo sistema di gestione della potenza mira a ottimizzare la sicurezza e l’efficienza della
generazione della potenza.
Operazione non-stop con output continuo
Al punto di massima, Airdolphin può produrre istantaneamente
2,5kW-3.0kW. Con venti forti, Airdolphin modera automaticamente la
velocità di rotazione e continua a lavorare con un output minore.
Tuttavia, quando il vento supera i 50m/s la turbina smette di produrre
energia.
Safety Control
Abbiamo applicato parecchie tecnologie per evitare che la turbina non si danneggi e consenta il
controllo dell’output, anche durante il surriscaldamento del generatore, o una velocità eccessiva, ed in
altre situazioni negative.
Operazione ad alta efficienza
Allo scopo di mantenere la massima efficienza alle varie velocità del vento, il generatore Airdolphin è
controllato da un programma speciale di computer coordinato con il Multi-Stagger System del rotore.
Abbiamo anche sviluppato un rotore ultra leggero con un design di elica speciale ottimizzato per le varie
velocità del vento, ed un generatore di potenza con efficienza superiore.
Gestione della carica della batteria
La gestione della carica della batteria ricaricabile, ottimizzato per utilizzare la turbina come fonte
indipendente di potenza, è controllato da un sistema basato su una ricarica in tre passi della batteria.
La carica può essere gestita in diverse condizioni, dall’artico al tropicale.
La gestione include compensazione per la lunghezza dei cavi, la temperatura e perfino la corrente
(superiore a 100 A continua).
8. Nuovo generatore di potenza
Per Airdolphin utilizziamo un nuovo generatore heavy-duty con un output massimo di 4,5kW. I magneti
utilizzati per la turbina sono in “Neomax”, un magnete in ferro al boro e neodimio, che crea una potenza
estremamente elevata.
9. Data Communication System
Abbiamo inventato di recente il Zephyr Communication System, che ci consente di connettere
Airdolphin a Internet. Potrete in questo modo monitorare la forza del vento, la potenza generata ed altre
informazioni sul vostro PC anche lontano dalla postazione del generatore. Potete anche installare un
receiver GPS alla turbina per verificare la localizzazione di ciascuna unità.
10. Design fresco – Vincitore del premio Good Design Award 2005.
Abbiamo ridisegnato il corpo attraente di Airdolphin ispirandoci al mondo animale. Le linee lisce, la
potenza, l’intelligenza e la reazione giocosa di questo design ne hanno ispirato il nome. La nostra
turbina sembra viva, desiderosa e pronta a prendere il vento.
“Verdetto della giuria, Good Design Award 2005”
Questo costituisce una turbina a vento di poco peso caratterizzato da una grande
efficienza di generazione elettrica. Considerazioni di attento design sono riflesse nei
dettagli, come la superficie senza viti esposte. Idee uniche sono state integrate
superbamente in questa turbina compatta e ad alta efficienza con tecnologie superiori,
risultando in un design unico ed impressionante. Vorremmo enfatizzare l’importanza di
questo.
Applicazioni ad ampia gamma
Con la sua alta potenza, il basso rumore, e la sua alta affidabilità, l’Airdolphin serve un’ampia gamma di
bisogni con una vasta gamma di possibilità di applicazioni. Può essere connesso ad una rete di
distribuzione per fornire potenza addizionale per i bisogni di una casa e più, o può essere installato per un
utilizzo stand-alone (isolato) come in aree montane, i greti dei fiumi, o l’oceano.
Parchi e strade
Tetti
Istituzioni di ricerca e scuole
Case
Aree montane
Utilizzo On-grid: diminuisce la vostra bolletta dell’elettricità
Utilizzo Off-grid: (Stand-alone): residenti in aree remote; per pompare acqua; per barche da pesca; yachts,
ecc; stazioni di ripetizione; siti di monitoraggio (camere web, ricevitori GPS, applicazioni senza fili) lampioni
stradali (non occorre avere l’energia della rete); servizi pubblici (dighe, osservatori meteorologici), ecc)
Mini fattorie del vento (Wind Farm)
Appena furono concepite, sorse il sogno di potere utilizzare le piccole turbine eoliche per costruire miniimpianti di generazione elettrica. Ora il sogno è diventato realtà. Le dimensioni compatte dell’Airdolphin e la
piccola massa vi permettono di collegare un gran numero (decine, o centinaia, o migliaia) in un campo di
turbine.
Questo rende possibile costruire wind farms nelle città (con una
varietà di opzioni di installazione), sui tetti degli edifici, su isole
remote, su colline e sulle vette delle montagne, oppure negli
oceani, senza danneggiare il paesaggio. Questi “Zephyr Mini
Wind Farms” provvedono costi operativi più bassi ed una
efficienza migliore delle centrali che utilizzano turbine eoliche da
mega-watt di potenza. Questo è possibile per due ragioni:
L’efficienza di conversione dell’energia eolica (più alta di un massimo del 42% comparato alle turbine di
grandi dimensioni) attraverso tutto lo spettro della velocità del vento fino a 50m/s. La loro abilità superiore
nel tracciare il vento, grazie alla tecnologia esclusiva di Zephyr – incluso il stall mode, che permette alla
turbina di continuare ad operare anche a velocità superiori del vento.
Varietà di pali per l’installazione
1. Il Tower Kit Zephyr è ideale per installare la turbina eolica
sui tetti degli edifici, inclusi i tetti piatti delle case, ecc.
2. Il Zephyr Guyless Tilting Tower è l’ideale per installazioni in
wind farms, servizi pubblici, fabbricati aziendali, ecc.
3. La Zeohyr Hybrid Tower permette l’installazione insieme ad
un pannello fotovoltaico.
* Le foto di cui sopra sono solo a scopo illustrativo
Capacità di generare energia dell’Airdolphin Mark-Zero
Potenza (Wh)
Potenza generata nel giorno (Wh)
Potenza totale generata
Velocità media del vento (m/s)
Velocità media
del vento(m/s)
Sito di installazione: Tetto della Sede di Zephyr Corporation (Tokyo, Giappone)
Durata della collezione di dati: 10 giorni (14-23 gennaio 2006)
Potenza totale generata nel periodo: 19,55kWh
Velocità media del vento: 3,9m/s
Caratteristiche di produzione di potenza
Output Potenza
Punto di conversione automatica
alla modalità di stallo
Velocità del vento di cut-in
(2,5m/s)
Velocità del vento di
cut-off (50m/s)
Velocità del vento(m/s)
Stall Mode (Modo Stallo): Le rotazioni del rotore sono tenute basse per continuare la produzione anche
con alte velocità del vento
Velocità del vento cut-in: La turbina eolica comincia ad operare a questa velocità del vento
Velocità del vento cut-off: La turbina eolica ferma automaticamente di operare quando la velocità del
vento raggiunge questo livello
Operazione non stop con il Stall Mode
Per l’Airdolphin Mark-Zero, un output di 1 kW nominali (a 12,5m/s di velocità del vento) è solo un punto di
uno spettro molto ampio di velocità del vento. Nel suo campo superiore delle potenzialità, Airdolphin può
produrre 2,5 – 3kW (fino a 23m/s). In più, con venti forti (23-50m/s) Airdolphin modera automaticamente la
velocità di rotazione e continua ad operare. Questa operazione non-stop garantisce una efficienza più alta,
incrementando la potenza totale generata.
Specifiche tecniche
Nome del modello
Numero del modello
Turbina eolica
Diametro del rotore
Massa
Diametro del palo
Numero di pale
Materiale di pale
Massa di pale (al pezzo)
Tenuta pale
Materiale del corpo
Costruzione del corpo
Finitura del prodotto
Generatore
Sistema di controllo
Circuito di protezione
Registratore di dati
Controllo di imbardata
Controllo di senso
Controllo di uscita
Velocità del vento
all’avviamento
Velocità del vento Cut-in
Velocità del vento Cut-out
Velocità del vento a
sopravvivenza
Potenza nominale
Velocità nominale del rotore
Potenza massima istantanea
Velocità istantanea massima
del rotore
Massa per W
Potenza per metro quadrato
Caratteristiche della
produzione di energia
Airdolphin Mark-Zero
Z-1000
Asse orizzontale, su vento
1.800 mm
17,5 Kg
48,6 mm
3
Fibra di carbonio
380 g
Interlock hub mounting
Alluminio pressofuso
Assemblaggio senza vite (basato sulle arti tradizionali giapponesi)
Verniciatura a Teflon
Tipo sincrono, generatore a tre fasi con magnete permanente
(magnete in neodymium iron boron)
Zephyr-Original Power Management System (ZPMS) incorporato con:
1. Funzione Power-Assist 2. Modo stallo 3. Controllo di sicurezza
4. Gestione della carica della batteria 5. Sistema di comunicazione dei dati
Incorporato
Incorporato
Imbardata libera (360 gradi)
Sistema originale a timone oscillante
Operazione non-stop (incl. Modalità di stallo)
0m/s (Funzione Power-Assist)
2,5m/s
50m/s
65m/s
1.000W (12,5m/s)
1.250rpm
3.200W (20m/s)
1.600rpm (20m/s)
17,5g/W (potenza nominale)
393W/m 2 (potenza nominale)
Modo normale
Modo stallo
Tensione output (modo
normale)
Sistema di frenatura
Sistema di comunicazione
Capacità della batteria
(raccomandata)
Velocità del vento (m/s)
3.5
6.5
10.0
12.5 (potenza
nominale)
15.0
17.5
20.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
Velocità del vento
(miglia/ora)
7.8
14.5
22.4
28.0 (potenza
nominale)
33.6
39.2
44.7
22.4
44.7
67.1
89.5
111.9
DC 25V
Sistema di frenatura elettromagnetica rigeneratore
RS-485
Off-grid: 500 Ah o più
On-Grid: 100 Ah o più
Output(W)
27
170
620
1,000 (potenza
nominale)
1,780
2,520
3,200
380
285
200
100
0