Turbiny wiatrowe wytwarzają 4% światowej energii elektrycznej, ale można pójść znacznie dalej. Badania przeprowadzone przez naukowców na Sorbonie w Paryżu odkryły sposób na zwiększenie wydajności turbin wiatrowych o 35%, mogą sprawić, że ta technologia pomnóż aktualny procent zwłaszcza w nadchodzących latach.
Jest publikowany przez magazyn nauka w swoim najnowszym numerze The Efficiency of a turbiny wiatrowej nie osiąga się przez jak najszybsze obracanie wirników. Dzięki temu, oprócz zwiększenia ryzyka awarii, turbiny stają się mniej wydajne przy wyższych prędkościach, ponieważ wyglądają bardziej jak ściana niż wirnik, zapobiegając przepływowi wiatru obok łopatek. Według Vicenta Cogheta (fizyka z Uniwersytetu Paris-Sorbonne) optymalną ilość energii uzyskuje się przy pośrednich prędkościach obrotowych.
Więc oni mogą optymalnie wytwarzać energię, wiatr musi uderzać w łopatki tylko pod „kątem pochylenia”, aby przyłożyć odpowiednią ilość momentu obrotowego do generatora.
Skrzydła owady nie mają tego problemu. Tak jak oni elastyczny, mogą skierować siłę docisku w kierunku lotu, zwiększając moc. A ponieważ naturalnie wyginają się na wietrze, mogą zminimalizować opór, aby zapobiec uszkodzeniom.
Aby sprawdzić, czy naturalną elastyczność lotu owadów można zastosować do łopat turbin wiatrowych, Cognet i jego zespół zbudowali prototypy małych turbin wiatrowych z trzema różnymi stylami łopat: całkowicie sztywny, umiarkowanie elastyczny i bardzo elastyczny. Elastyczne zostały wykonane z materiału zwanego politereftalanem etylenu, natomiast sztywne ze sztywnej żywicy syntetycznej.
W testach w tunelu aerodynamicznym bardziej elastyczne łopaty nie wytwarzały tyle energii, co sztywne, ponieważ były zbyt wiotkie. Ale umiarkowanie elastyczne ostrza zapewniały doskonałą wydajność: przewyższały sztywne, zapewniając do 35% więcej mocy i pozwoliło łopatom działać wydajnie w szerszym zakresie warunków wiatrowych.
Testy wykazały również, że poprawa wynikała ze zmian kąta pochylenia: gdy łopatki turbiny wyginały się do przodu i do tyłu odpowiednio pod wpływem ciśnienia wiatru i efektu odśrodkowego, kąt przechyłu nieznacznie się zmieniał. Wyższe kąty nachylenia (bardziej „otwarte”) działały lepiej przy niższych prędkościach wiatru, podczas gdy niższe kąty kroku (bardziej „zamknięte”) robiły to przy wyższych prędkościach. W ten sposób naukowcy zweryfikowali, że nieznacznie zmniejszając kąt nachylenia, generowano więcej mocy.
Następnym wyzwaniem, mówi Cognet, jest skalować technologię do zastosowania w turbinach o standardowej wielkości. Amerykanin Asfaw Beyene, który prowadzi badania w podobnym duchu na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego, uważa, że chociaż część inżynieryjna zajmie trochę czasu, osiągnięcie tej 35% większej wydajności jest całkowicie uzasadnione.
Najpotężniejsza turbina wiatrowa na świecie
Prezentowała się duńska firma MHI Vestas Offshore Wind najpotężniejsza turbina wiatrowa na świecie. Turbina wiatrowa, która została ochrzczona jako V164, pobiła rekord produkcji energii w przybrzeżne turbiny wiatrowe generujące 216.000 24 kWh w ciągu XNUMX godzin.
Rosnąca świadomość ekologiczna i lęk przed konsekwencjami zmian klimatycznych sprawiły, że coraz więcej uwagi poświęcamy źródłom odnawialnym. Energia wiatrowa to czysta alternatywa dla produkcji energii elektrycznej bardzo interesujące, a obiekty offshore okazują się bardzo wydajne. Teraz, dzięki temu nowemu prototypowi, możliwe będzie dalsze zwiększenie wydajności tego źródła czystej energii.
Turbina wiatrowa V164 to optymalizacja poprzedniego modelu firmy, który do tej pory był największym na rynku. Nowa wersja ma 220 m wysokości i waży 38 ton. Wyposażona jest w trzy łopatki o długości 80 m, co zapewnia powierzchnię zamiatania 21,124 XNUMX metrów kwadratowych. Zazwyczaj w turbinach wiatrowych większy rozmiar oznacza większą wydajność, a to z kolei przekłada się na obniżenie kosztów instalacji i utrzymania na wyprodukowany kilowat.
Nowa turbina wiatrowa została zainstalowana w grudniu ubiegłego roku w pobliżu miasta Østerild w Danii i Podczas testów pobił rekord w produkcji energii elektrycznej dla morskiej turbiny wiatrowej. Optymalne prędkości wiatru wynoszą od 12 do 25 m / s, a minimalna prędkość wymagana do działania to 4 m / s.
Ponadto V164 został zaprojektowany tak, aby wytrzymać trudne warunki pogodowe na Morzu Północnym. Z tego powodu, turbina może być poddana recyklingowi, a jej żywotność wynosi 25 lat.