Los tuuliturbiinit Ne ovat yksi tärkeimmistä uusiutuvista energialähteistä maailmassa, ja ne tuottavat noin 4 prosenttia maailman sähköstä. Pariisin Sorbonnen tutkijoiden tutkimukset ovat kuitenkin löytäneet innovatiivisen ratkaisun, joka voi lisätä näiden turbiinien tehokkuutta jopa 35 %. hyönteisten siipien joustavuus.
Lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan tiede, nykyiset tuuliturbiinit eivät ole niin tehokkaita kuin voisivat olla. Yleisesti ajatellaan, että roottoreiden pyörittäminen suuremmilla nopeuksilla tuottaisi enemmän energiaa, mutta näin ei ole. Itse asiassa suurilla nopeuksilla terät toimivat enemmän esteenä kuin työkaluna tuulen valjastamiseen. Avain tehokkuuteen on löytää optimaaliset pyörimisnopeudet, kuten fyysikko Vicent Coghet Paris-Sorbonnen yliopistosta selittää.
Tuulienergian optimoinnin haaste
Energiantuotannon maksimoimiseksi tuulen on osuttava tuuliturbiinin siipiin oikeassa kulmassa, joka tunnetaan nimellä "Kallistuskulma». Tämä varmistaa, että generaattoriin kohdistetaan tarkka vääntömomentti. Perinteisten materiaalien jäykkyyden vuoksi tuuliturbiinit eivät kuitenkaan aina pysty sopeutumaan vaihteleviin tuuliolosuhteisiin.
Päinvastoin, hyönteisten siivet, jotka ovat joustavia, saavuttavat paremman aerodynaamisen hallinnan. Nämä olennot hyötyvät kyvystä reagoida ilmavirtoihin ja taipua luonnollisesti vastuksen minimoimiseksi ja vaurioiden välttämiseksi.
Hyönteisten siipien replikaatio tuuliturbiineissa
Tämän joustavuuden soveltamiseksi tuuliturbiineihin Cognet ja hänen tiiminsä rakensivat pieniä prototyyppituulivoimaloita, joissa oli kolme eri tyyppiä siivet: jäykkä, kohtalaisen joustava y erittäin joustava. Joustavat terät on valmistettu polyeteenitereftalaatti, kun taas jäykät tehtiin a synteettinen hartsi. Tuulitunneleissa tehdyt testit antoivat paljastavia tuloksia.
Liian joustavat terät eivät olleet tehokkaita, koska ne muuttuivat liian velttoiksi tuottamaan tarpeeksi tehoa. Kuitenkin kohtalaisen taipuisat terät ylittivät jäykät terät lisäämällä tuotettua tehoa jopa 35 %. Lisäksi nämä turbiinit voisivat mukautua laajempaan tuulennopeusalueeseen.
Suuri osa parannuksesta johtui automaattisista kallistuskulman muutoksista. Kun tuuli työnsi siipiä eteenpäin tai keskipakovaikutus ajoi niitä taaksepäin, myös nousukulmat vaihtelivat. Testit osoittivat, että kulmat enemmän «avoin» olivat tehokkaampia alhaisilla nopeuksilla, kun taas enemmän «suljettu» he olivat suuremmissa nopeuksissa.
Skaalautuvuus ja teknologian tulevaisuus
Seuraava haaste on skaalata näitä innovaatioita soveltamaan niitä teollisuuskokoisiin turbiineihin. Vaikka tämän tekniikan suunnittelu vie aikaa, asiantuntijat, kuten Asfaw Beyene San Diegon yliopistosta, uskovat, että 35 prosentin tehokkuuden lisääminen on täysin mahdollista.
V164-tuuliturbiini: maailman tehokkain
Toinen tärkeä edistysaskel tuulivoimassa tulee tanskalaiselta yhtiöltä MHI Vestas Offshore Wind, joka esitteli maailman tehokkain tuuliturbiini. Tämä V164-niminen tuuliturbiini on rikkonut kaikki tuotantoennätykset, tuottaen 216.000 24 kWh XNUMX tunnissa ja osoittaen, että energiatehokkuutta voidaan parantaa merkittävästi meriolosuhteissa.
V164:n korkeus on 220 metriä ja paino 38 tonnia, ja 80 metrin terät tarjoavat 21.124 12 neliömetrin lakaisualueen. Näiden ominaisuuksien ansiosta turbiini pystyy paremmin hyödyntämään merituulen nopeuksia, jotka yleensä vaihtelevat välillä 25-XNUMX m/s.
Tämä uusi malli on suunniteltu kestämään äärimmäisiä olosuhteita Pohjanmeri, mikä antaa sille 25 vuoden käyttöiän ja mahdollisuuden kierrättää sen jakson lopussa. Tämä ei ainoastaan tee turbiinista ympäristöystävällisempää, vaan myös edullisempaa vaihtoehtoa alentuneiden asennus- ja ylläpitokustannusten ansiosta.
Tuulienergian tulevaisuus
La ekologinen tietoisuus ja pelko seurauksista Äänestä climático He edistävät uusiutuvien energialähteiden, kuten tuulivoiman, kehittämistä. Uudet tekniikat, kuten hyönteisten siipien inspiroimat, voivat parantaa merkittävästi tuuliturbiinien tehokkuutta, kun taas innovatiiviset mallit, kuten V164, osoittavat, että kestävyyttä on mahdollista ylläpitää suuressa mittakaavassa.
Tulevina vuosina näemme todennäköisesti edelleen parannuksia tuuliturbiinien suunnittelussa ja tehokkuudessa, mikä mahdollistaa entistä puhtaamman energian käytön ja vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista. Viime kädessä biomimeetiikan ja edistyneen tekniikan yhdistelmä osoittaa tien vihreämpään ja kestävämpään tulevaisuuteen.