Inżynierowie mechanicy opracowują sposoby poprawy wydajności farm wiatrowych
Prawdopodobnie je widziałeś, być może podczas długich podróży: turbiny wiatrowe z ogromnymi, hipnotyzujące toczące się ostrza, wykorzystanie czystej energii wiatru do konwersji na energię elektryczną. Być może nie wiecie, że chodzi o eksplozję liczby wykorzystywanych turbin wiatrowych w miarę korzystania z czystszych źródeł energii, Prawdopodobnie te farmy wiatrowe nie są tak produktywne, jak mogłyby być.
Mgła na morskiej farmie wiatrowej pokazuje powstawanie cieni wiatru pomiędzy turbinami wiatrowymi. Kredyt: Wodospady
“Projektowaliśmy turbiny do samodzielnego użytku, ale prawie nigdy już nie używamy ich samodzielnie,” powiedział profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Barbara Paolo Luzzatto-Fegiz, którego specjalność polega na mechanice płynów. Historycznie, powiedział, turbiny wiatrowe wykorzystywano indywidualnie lub w małych grupach, ale w miarę jak świat zmierza w kierunku bardziej ekologicznych technologii energetycznych, obecnie występują w grupach po setki lub tysiące.
Problem z tymi dużymi instalacjami polega na tym, że każda maszyna, który został zaprojektowany tak, aby wydobyć jak najwięcej energii z nadchodzącego wiatru, może nie “Graj dobrze” z innymi, – wyjaśnił Luzzatto-Fegiz. W zależności od położenia turbin względem siebie i od dominującego wiatru, te, które nie znajdują się bezpośrednio na drodze wiatru, można pozostawić, aby pobierały energię ze znacznie wyczerpanego przepływu powietrza.
“Turbiny te są obecnie bardzo dobre w pozyskiwaniu energii z wiatru, ale tworzą także te bardzo duże cienie wiatru,” powiedział Luzzatto-Fegiz, kto jest głównym autorem “Modele porywania dla w pełni rozwiniętych farm wiatrowych: Wpływ stabilności atmosfery i idealna granica wydajności farmy wiatrowej,” opublikowane w czasopiśmie Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego Płyny do przeglądu fizycznego. Podobnie jak konstrukcje mogą tłumić przepływ światła z jednej strony na drugą, energia wiatru również ulega zmniejszeniu, gdy przepływa od przodu turbiny do tyłu. W rezultacie nie wszystkie turbiny w farmie wiatrowej wykorzystują swój potencjał.
“Więc, widać, że nie chodzi o to, żeby na swoim kawałku ziemi upakować więcej turbin, ponieważ w pewnym momencie osiągasz malejące zyski,” powiedział. “W pewnym momencie, jeśli będziesz dodawać turbiny, ilość uzyskiwanej mocy będzie mniejsza.”
Jednakże, według Luzzatto-Fegiz i współautora Colm-cille P. Caulfielda, profesor na Uniwersytecie Cambridge w Wielkiej Brytanii, istnieją sposoby na obejście problemu malejących zysków z wiatru. i, oni powiedzieli, ulepszenia te mogłyby skutkować poprawą o rząd wielkości w produkcji energii przez farmy wiatrowe.
Główny cel, według badaczy, jest zapewnienie wszystkim turbinom dostępu do przepływu powietrza o dużej prędkości, z których mogą wydobyć większą ilość energii. Ponieważ wiatr nad farmą jest znacznie szybszy niż między turbinami, mieszanie strumienia powietrza za turbinami z powietrzem powyżej może być kluczem do uzyskania większego zwrotu z inwestycji w turbinę wiatrową.
“Gdybyś w jakiś sposób wymyślił gadżet, który dla każdej z tych turbin powoduje, że te ślady bardzo szybko się mieszają, potencjalnie możesz uzyskać te ogromne ulepszenia,” – stwierdził Luzzatto-Fegiz.
Kolejnym potencjalnym rozwiązaniem jest stosunkowo nowa wersja turbiny wiatrowej, w którym ostrza obracają się wokół osi pionowej – podobnie jak ostrza do ubijania jaj – w przeciwieństwie do tradycyjnej osi poziomej.
“Same w sobie nie sprawdzają się tak dobrze, ale znaczące jest to, że zasadniczo mogą powodować znacznie silniejsze mieszanie w swoich śladach,” powiedział, “a ludzie pokazali, że jeśli umieścisz je w układzie, w którym wirują w przeciwnych kierunkach, mogą spowodować bardzo przyjemne mieszanie.”
Modele opracowane przez naukowców mogą doprowadzić do powstania wydajniejszych farm wiatrowych, co w niektórych przypadkach może nie wymagać tak wielu turbin, jak wcześniej sądzono, redukując w ten sposób potencjalne koszty. Modele mogą również skutkować niestandardowymi rozwiązaniami obejmującymi tereny gospodarstw’ konkretny teren, i lokalne wzorce pogodowe.
“Jesteśmy naprawdę podekscytowani, że możemy to wszystko bardzo dokładnie modelować,” powiedział Luzzatto-Fegiz.
Źródło:
phys.org/news
Zostaw odpowiedź
Musisz Zaloguj sie lub Zarejestruj się dodać nowy komentarz .