机械工程师开发的方法来提高风电场的效率

“我们已经在设计中使用的涡轮机由自己, 但我们几乎没有了自己使用它们,” 说加州大学圣巴巴拉分校的机械工程学教授保罗·卢扎托-Fegiz, 其特色在于流体力学. 历史, 他说, 瀑布, 但作为世界走向更环保的能源技术转移, 他们现在都在数百或数千组发现.

与这些大型设备的问题是，每台机器, 它的设计从迎面而来的风中提取尽可能多的能量可能, 不得 “玩的不错” 与其他, 卢扎托-Fegiz解释. 根据涡轮机是如何相对于位于彼此以及与盛行风, 那些不能直接在风的通路可留给从显著耗尽气流中提取能量.

“这些涡轮机现在正处于从风中提取的功率非常好, 但他们也形成这些非常大的风阴影,” 说卢扎托-Fegiz, 谁是第一作者 “夹带模型充分发展的风力发电场: 大气稳定度和理想的限制的影响风电场性能,” 发表在美国物理学会杂志 物理评论液. 类似的结构如何能够从一侧衰减光的流动到另一个, 风力发电也被减小，因为它从涡轮机的前面到其后面流动. 其结果是，在风力发电厂中不是所有的涡轮机辜负他们的潜能.

“所以, 你可以看到，它不是包装上的一块土地更多涡轮的问题, 因为在某些时候你打这些收益递减,” 他说. “还有的地方，如果你继续增加涡轮机功率的你量变少点。”

然而, 根据卢扎托-Fegiz和共同作者科尔姆-的Cille P. 考菲尔德, 在剑桥大学在英国大学的教授, 有办法避开风递减回报这个问题. 和, 他们说, 这些增强功能可能会导致在能源生产风电场的订单数量级的改进.

主要目标, 据研究人员, 是让所有的涡轮机进入高速气流, 从中他们可以提取能量的更大的量. 由于农场上面的风比涡轮机之间快得多, 在上面的空气涡轮机的尾流混合的气流可能是关键，越来越邦为您的风力涡轮机降压.

“如果你能以某种方式创造一个小工具，为这些涡轮机使这些尾迹非常快速地混合, 则可能会使这些巨大的改进,” 卢扎托-Fegiz说.

另一种可能的解决方案是在风力涡轮机的较新版本, 在其中叶片旋转在垂直轴上状打蛋器叶片-而不是传统的水平轴.

“这些本身不一般执行，以及, 但它是显著，他们基本上能引起他们的尾流强得多混合,” 他说, “人们已经表明，如果你把他们在那里旋转方向相反对方的安排，他们可能会导致非常好的混合。”

由研究人员开发的模式可能会导致性能更佳的风力发电场, 如以前认为在某些情况下可能并不需要那么多的涡轮机, 从而降低潜在的成本. 该机型还可能导致涉及农场网站定制的解决方案’ 具体地形, 和当地的天气模式.

“我们很高兴，我们可以可以非常精确地模拟所有,” 说卢扎托-Fegiz.

资源:

phys.org/news