L vēja turbīnas Tie ir viens no svarīgākajiem atjaunojamās enerģijas avotiem pasaulē, kas saražo aptuveni 4% no visas pasaules elektroenerģijas. Tomēr Parīzes Sorbonnas zinātnieku pētījumi ir atraduši inovatīvu risinājumu, kas varētu palielināt šo turbīnu efektivitāti līdz pat 35%, iedvesmojoties no kukaiņu spārnu elastība.
Saskaņā ar pētījumu, kas publicēts žurnālā Zinātne, pašreizējās vēja turbīnas nav tik efektīvas, kā varētu būt. Parasti tiek uzskatīts, ka rotoru griešana ar lielāku ātrumu radītu vairāk enerģijas, taču tas tā nav. Faktiski, braucot lielā ātrumā, asmeņi darbojas vairāk kā barjera, nevis kā instruments, lai izmantotu vēju. Efektivitātes atslēga ir atrast optimālus rotācijas ātrumus, kā paskaidroja fiziķis Visents Kogē no Parīzes-Sorbonnas universitātes.
Vēja enerģijas optimizēšanas izaicinājums
Lai maksimāli palielinātu enerģijas ražošanu, vējam ir jātrāpa pret vēja turbīnas lāpstiņām pareizā leņķī, kas pazīstams kā "Slīpuma leņķis». Tas nodrošina, ka ģeneratoram tiek piemērots precīzs griezes moments. Tomēr tradicionālo materiālu stingrības dēļ vēja turbīnas ne vienmēr var pielāgoties dažādiem vēja apstākļiem.
Gluži pretēji, kukaiņu spārni, būdami elastīgi, nodrošina labāku aerodinamisko kontroli. Šīs būtnes gūst labumu no spējas reaģēt uz gaisa straumēm, dabiski noliecoties, lai samazinātu pretestību un izvairītos no bojājumiem.
Kukaiņu spārnu replikācija vēja turbīnās
Lai izmantotu šo elastību vēja turbīnām, Cognet un viņa komanda izveidoja nelielas vēja turbīnas ar trīs dažādu veidu lāpstiņām. stingrs, vidēji elastīgs y ļoti elastīga. Elastīgie asmeņi tika ražoti ar polietilēntereftalāts, savukārt cietie tika izgatavoti ar a sintētiskie sveķi. Vēja tuneļos veiktie testi uzrādīja atklājošus rezultātus.
Pārāk elastīgie asmeņi nebija efektīvi, jo kļuva pārāk mīksti, lai radītu pietiekami daudz enerģijas. Tomēr vidēji elastīgie asmeņi pārspēja stingros, palielinot ģenerēto jaudu līdz pat 35%. Turklāt šīs turbīnas varētu pielāgoties plašākam vēja ātrumu diapazonam.
Liela daļa uzlabojumu bija saistīti ar automātiskām slīpuma leņķa izmaiņām. Tā kā vējš stumja lāpstiņas uz priekšu vai centrbēdzes efekts virzīja tos atpakaļ, mainījās arī slīpuma leņķi. Pārbaudes parādīja, ka leņķi vairāk «atvērts» bija efektīvāki mazā ātrumā, savukārt vairāk «Slēgts» tie bija ar lielāku ātrumu.
Mērogojamība un tehnoloģiju nākotne
Nākamais izaicinājums ir mērogot šīs inovācijas, lai tās izmantotu rūpnieciska izmēra turbīnās. Lai gan šīs tehnoloģijas izstrāde prasīs laiku, tādi eksperti kā Asfavs Bejens no Sandjego universitātes uzskata, ka ir pilnībā iespējams panākt efektivitātes pieaugumu par 35%.
Vēja turbīna V164: jaudīgākā pasaulē
Vēl viens būtisks sasniegums vēja enerģijas jomā nāk no Dānijas uzņēmuma MHI Vestas piekrastes vējš, kurš prezentēja jaudīgākā vēja turbīna pasaulē. Šī vēja turbīna ar nosaukumu V164 ir pārspējusi visus ražošanas rekordus, ģenerējot 216.000 24 kWh XNUMX stundās un pierādot, ka jūras apstākļos var ievērojami palielināt energoefektivitāti.
V164 augstums ir 220 metri, un tas sver 38 tonnas, ar 80 metru asmeņiem, kas nodrošina slaucīšanas laukumu 21.124 12 kvadrātmetrus. Šīs īpašības ļauj turbīnai labāk izmantot jūras vēja ātrumu, kas parasti svārstās no 25 līdz XNUMX m/s.
Šis jaunais modelis ir izstrādāts, lai izturētu ekstremālos apstākļus Ziemeļu jūra, kas nodrošina 25 gadu lietderīgās lietošanas laiku un iespēju cikla beigās tikt pārstrādātam. Tas ne tikai padara turbīnu videi draudzīgāku, bet arī ekonomiskāku iespēju, pateicoties samazinātām uzstādīšanas un apkopes izmaksām.
Vēja enerģijas nākotne
La ekoloģiskā apziņa un bailes no sekām klimata pārmaiņas Viņi veicina atjaunojamo enerģijas avotu, piemēram, vēja enerģijas, attīstību. Jaunas tehnoloģijas, piemēram, tās, kuras iedvesmojušas kukaiņu spārni, varētu ievērojami uzlabot vēja turbīnu efektivitāti, savukārt novatoriskie dizaini, piemēram, V164, parāda, ka ir iespējams saglabāt ilgtspējību plašā mērogā.
Arī turpmākajos gados mēs, visticamāk, turpināsim uzlabot vēja turbīnu konstrukciju un efektivitāti, nodrošinot vēl tīrāku enerģiju un samazinot atkarību no fosilā kurināmā. Galu galā biomimētikas un progresīvas inženierijas kombinācija norāda uz zaļāku un ilgtspējīgāku nākotni.