Морські вітрові турбіни – нові лопаті підвищать продуктивність.
Інженери провели моделювання різних конструкцій лопатей і з'ясували, яка з них здатна забезпечити максимальну потужність при найменшій вазі та вартості.
Група науковців, очолювана Майком Джонгом з Університету Вірджинії, створила інноваційні конструкції роторів, які можуть суттєво покращити ефективність та продуктивність морських вітрових турбін. Результати їх дослідження були представлені у виданні Applied Energy.
Зростаюча потреба в потужніших і більш ефективних турбінах для вітрових електростанцій спонукає до розробки нових технологій, які дозволять максимізувати виробництво енергії при мінімізації ваги ротора та супутніх витрат. У своїй роботі автори звернули увагу на складну динаміку рідин, що є надзвичайно важливим аспектом для таких великих конструкцій.
"Ми зосереджуємо свої дослідження на створенні економічно вигідних роторів вітрових турбін великих розмірів, які призначені для експлуатації в умовах відкритого моря, де вітрові потоки є значно інтенсивнішими," – підкреслив Майкл Джонг.
Він разом із командою розрахував розмір і форму лопатей вітряних турбін для трьох різних інноваційних роторів, усі з яких спрямовані на аеродинамічне збільшення вироблення електроенергії. Вчені спроектували ротори з малою, середньою та великою шириною лопатей відносно їхньої довжини і змоделювали турбіни, щоб передбачити, який з трьох варіантів покаже найкращі результати в умовах сильного пориву вітру, типового для морських умов. Моделювання показало, що одна з конструкцій -- з помірно збалансованою шириною лопатей -- показала найкращі результати загалом, виробляючи найбільшу потужність при збереженні меншої ваги і вартості.
Регулюючи конусність ротора, яка являє собою кут за межами стандартної площини обертання, нахилу ротора від вертикальної площини та геометрії конструкції лопатей, дослідники досягли високої ефективності захоплення енергії за рахунок максимального збільшення площі ротора за його мінімальної вартості. Вони також звернули увагу на коефіцієнті підйомної сили ротора, який вказує, наскільки добре лопаті з тим чи іншим поперечним перерізом вловлюють вітер. Оптимізувавши ці параметри, вдалося створити особливу структуру для проєктування надзвичайно великих лопатей з високою ефективністю.
"Внесок Майкла не обмежується лише окремою моделлю турбіни; він створює фундамент для нових досягнень у сфері технологій вітрової енергетики," – підкреслив Ерік Лот, професор Школи інженерії та прикладних наук Університету Вірджинії, який керує командою, що працює над проєктом однієї з найбільших у світі вітряних турбін потужністю 25 МВт.
Раніше писали, що в Китаї створили найпотужніший у світі морський вітрогенератор на 26 МВт. Він отримав величезні лопаті діаметром 310 метрів і ротор, що охоплює площу вітру, яка дорівнює 10,5 футбольного поля.
