sl.llcitycouncil.org
Nekategorizirano

Vetrne turbine, ki jih navdihujejo žuželke, ponujajo 35% večjo učinkovitost

Vetrne turbine, ki jih navdihujejo žuželke, ponujajo 35% večjo učinkovitost



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


Tradicionalne vetrne turbine so odlične, če le piha z določeno hitrostjo. Zdaj so z navdihom žuželk in nekaj pametnega inženiringa znanstveniki zasnovali novo lopatico turbine, ki je za 35 odstotkov učinkovitejša od tradicionalnih turbin. Nastajajoča tehnologija bi lahko revolucionirala vetrne tehnologije in jih naredila sposobne preživeti tam, kjer so hitrosti vetra pod optimalnimi.

[Vir slike:André Karwath prek Wikimedia Creative Commons]

Turbinske lopatice

Načela vetrnih turbin so relativnost preprosta. Celotna operacija je skoraj nasprotna od ventilatorja. Namesto da bi elektriko uporabljali za vetrič, masivna rezila izkoriščajo energijo vetra in obračajo turbino, ki proizvaja elektriko.

Učinkovitost rezila je odvisna od tega, koliko energije lahko izvlečemo iz vetra. Vendar pa, da se rezila zavrtijo čim hitreje, ni najučinkovitejša metoda. Rezila so nagnjena tako, da ravno dovolj energije vetra pretvorijo v mehansko energijo. V določenem trenutku prevzemanje preveč energije iz vetra zmanjša izkoristek turbine (teoretični največji izkoristek). Če odvzamemo več energije, rezila začnejo delovati kot stena. Če zavzamemo vso energijo, bo veter imel hitrost nič in bo sistem zapustil z nič energijo.

Kot rezil je zasnovan tako, da se rezila vrtijo z optimalno hitrostjo. Vendar lahko rezila vzdržujejo hitrost le v določenem obsegu vetra. Običajno so rezila zasnovana tako, da ustrezajo najpogostejši hitrosti vetra v regiji. Na žalost, če veter piha prehitro ali prepočasi, lahko izhodna energija turbine znatno vpliva.

Ustvarjanje učinkovitejših vetrnic

Ustvarjanje učinkovitejše turbine je težka naloga. Trenutno obstaja nekaj lopatic turbin, ki lahko spremenijo svoj napadni kot. Tehnologija spremenljivega naklona omogoča turbini, da samostojno spreminja napadni kot lopatic, da poveča učinkovitost. Čeprav sistem vetrnicam omogoča delovanje z večjim razponom hitrosti vetra, ga še vedno omejuje trdna struktura.

Za doseganje največje moči mora veter lopatice udariti pod natančnim "kotom naklona", da na generator nanese ravno pravšnji navor.

Uporaba kril žuželk za pogon naprej

Krila žuželk se ne soočajo z enakimi težavami kot vetrne turbine. Namesto trdnih struktur imajo krila žuželk prožna krila, ki jim omogočajo usmerjanje aerodinamične obremenitve v smer njihovega leta in povečanje njihove moči. Naravna sposobnost upogibanja njihovih kril še dodatno zmanjša upor in utrujenost.

Skupina raziskovalcev se je odločila preizkusiti, kako učinkovitejše je lahko prožno rezilo. Poskus je vključeval tri ločene sisteme rezil; toge, pol fleksibilne in zelo prilagodljive strukture. Vsaka turbina je imela tri rotorje, vendar sta bila upogljiva rotorja izdelana iz prožnega materiala, imenovanega polietilen tereftalat, medtem ko je bil trdi rotor izdelan iz trde sintetične smole.

Serija preskusov v vetrovnikih je pokazala, da so najbolj prožna rezila proizvedla veliko manj energije v primerjavi s trdimi kolegi. Vendar pa polprožna rezila proizvajajo35 odstotkov več moči kot soliden dizajn. Rezila so se izkazala tudi za učinkovitejše delovanje v širšem območju vetra.

Zakaj so fleksibilna rezila toliko boljša?

Tako kot tradicionalna turbina, hitreje kot piha veter, hitreje se lopatice zavrtijo. Ker pa je rotor prožen, veter upogiba rezila.

Različne hitrosti vetra različno spreminjajo smolo. Večje hitrosti povzročajo, da se rezila bolj nagibajo in omogočajo več vetra. Pri nižjih hitrostih se lahko rezila izravnajo, da izvlečejo čim več energije. Posledično je rotor veliko bolj učinkovit kot toga izvedba.

Izzivi, ki jih je treba premagati

Eno največjih vprašanj vetrnih turbin je ustvarjanje rotorja, ki lahko obvladuje okoljske in mehanske obremenitve. Da je rezilo izvedljivo, mora biti rezilo enako ali bolj trpežno kot sedanja rezila iz ogljikovih vlaken. Tudi rezila morajo tehtati podobno količino, da še dodatno zmanjšajo napetosti in jih je treba namestiti v trenutne konstrukcije brez potrebe po ojačitvi.

Tehnologija še nima poti. Vendar je to korak v pravo smer k doseganju trajnostnih načinov proizvodnje energije. Naslednji korak bo oblikovanje obsežnega eksperimenta, da bi v celoti ugotovili sposobnost preživetja vetrnic, ki jih navdihujejo žuželke.

GLEJ TUDI: Siemens zaključil prvo preizkušanje turbinskih rezil na svetu s 3D tiskom

Napisal Maverick Baker


Poglej si posnetek: Offshore Wind Turbine Installation - Part 1