engenheiros mecânicos desenvolver maneiras de melhorar a produtividade agrícola de vento

“Temos vindo a concepção de turbinas para uso por si mesmos, mas nós quase nunca usá-los por si mesmos mais,” disse UC Santa Barbara professor de engenharia mecânica Paolo Luzzatto-Fegiz, cuja especialidade reside na mecânica dos fluidos. historicamente, ele disse, turbinas eólicas foram usadas individualmente ou em pequenos grupos, mas como o mundo se move em direção a tecnologias de energia mais verdes, eles agora são encontrados em grupos de centenas ou milhares.

O problema com estes grandes instalações é que cada máquina, que foi projetado para extrair o máximo de energia possível a partir do vento que se aproxima, não deve “Jogar bem” com os outros, Luzzatto-Fegiz explicou. Dependendo de como as turbinas estão situados em relação ao outro e ao vento predominante, aqueles que não estão directamente no caminho do vento pode ser deixado para extrair energia a partir do fluxo de ar significativamente empobrecido.

“Estas turbinas são agora muito bom em extrair energia a partir do vento, mas eles também formam essas sombras de vento muito grandes,” disse Luzzatto-Fegiz, que é o principal autor do “modelos de arrastamento para parques eólicos totalmente desenvolvidos: Efeitos da estabilidade atmosférica e um limite ideal para o desempenho parque eólico,” publicado na revista American Physical Society Physical Review Fluidos. Semelhante à forma como as estruturas podem atenuar o fluxo de luz de um lado para o outro, energia eólica também é diminuído à medida que flui a partir da frente da turbina para a sua traseira. O resultado é que nem todas as turbinas em um parque eólico está vivendo até seu potencial.

“assim, você pode ver que não é uma questão de embalagem mais turbinas em seu pedaço de terra, porque em algum momento você acertar esses retornos decrescentes,” ele disse. “Há um ponto em que, se você continuar a acrescentar turbinas a quantidade de energia que você começa torna-se menos.”

Contudo, de acordo com Luzzatto-Fegiz e co-autor Maximiliane-Cille P. Caulfield, um professor na Universidade de Cambridge, no U.K., existem maneiras de contornar esse problema de retornos decrescentes de vento. E, eles disseram, estas melhorias poderiam resultar em melhorias ordens de magnitude na produção de energia de parques eólicos.

O objetivo principal, de acordo com os pesquisadores, está a dar todas as turbinas acesso ao fluxo de ar de alta velocidade, a partir do qual eles podem extrair uma maior quantidade de energia. Desde o vento acima da fazenda é muito mais rápido do que entre as turbinas, misturar o fluxo de ar na esteira das turbinas com o ar acima poderia ser a chave para obter mais estrondo para seu fanfarrão turbina de vento.

“Se você pudesse de alguma forma inventar um gadget que para cada uma dessas turbinas faz com que essas vigílias para misturar muito rapidamente, você pode potencialmente ter essas grandes melhorias,” Luzzatto-Fegiz disse.

No entanto, outra solução potencial é relativamente nova versão da turbina de vento, em que as lâminas de girar sobre um eixo como lâminas verticais como eggbeater-opostas em relação ao eixo horizontal tradicional.

“Estes não funcionar tão bem ordinariamente por si, mas é significativo que eles essencialmente podem causar mistura muito mais forte em seus velórios,” ele disse, “e as pessoas têm mostrado que, se você colocá-los em um arranjo onde eles giram em sentidos opostos um ao outro eles podem causar muito agradável mistura.”

Os modelos desenvolvidos pelos pesquisadores poderia levar a melhores desempenho parques eólicos, que em alguns casos pode não exige tantas turbinas como se pensava anteriormente, reduzindo assim os custos potenciais. Os modelos também podem resultar em soluções personalizadas que envolvem os locais de fazenda’ terreno específico, e os padrões climáticos locais.

“Estamos realmente animado que podemos modelar tudo o que muita precisão,” disse Luzzatto-Fegiz.

Fonte:

phys.org/news