Американцы нашли способ сделать ветряные электростанции эффективнее и дешевле

Ещё недавно здравый смысл подсказывал: поскольку мы приближаемся к теоретическому пределу возможностей ветряной турбины, то энергию ветра уже можно считать зрелой технологией. Но в Калифорнийском технологическом институте учёные пересмотрели некоторые фундаментальные положения, которыми ветроэнергетики руководствовались последние 30 лет.

Теперь исследователи убеждены, что улучшить эффективность работы ветряных электростанций может новый подход к дизайну. Всё просто: нужно всего лишь размещать ветрогенераторы не далеко, а максимально близко друг от друга.

А ведь недавно считалось, что продвижению вперёд в ветроэнергетике поможет разве что разработка больших по размеру турбин, размещение их в открытом море и поддержка производителей альтернативной энергетики на уровне правительств. Но теперь научный мир засомневался в таком подходе.

«Сегодня мы упускаем из виду тот факт, что, если не использовать колоссальные сдвиги в технологиях производства ветрогенераторов, ветровые электростанции останутся всё ещё довольно неэффективными», – объясняет Джон Дабири, профессор инженерии и прикладных наук, директор одного из научных центров Калифорнийского технологического института. «Обычные ветряные турбины с пропеллерами должны быть расположены далеко друг от друга, чтобы не мешать друг другу аэродинамически. Дело в том, что большая часть энергии ветра, которая попадает на ветровые электростанции, никогда не используется. По большому счёту, современные ветряные электростанции похожи на «неаккуратных едоков», которые проносят ложку мимо рта. Чтобы компенсировать небрежность и получить доступ к лучшим ветряным потокам, конструкции строят выше и больше.

Но это увеличение высоты и размеров приводит к росту расходов, инженерным проблемам, трудностям в обслуживании более крупного оборудования и распознавании его радаром. Кроме того, работе огромных установок могут помешать летучие мыши и птицы.

Джон Дабири акцентирует внимание на улучшении дизайна ветряных электростанций, отводя эффективности каждой отдельной турбины второстепенную роль. Новую конструкцию учёный описал в издании ‘Journal of Renewable & Sustainable Energy’ Американского Института физики.

«На расстоянии 30 футов от поверхности Земли энергии ветра гораздо меньше, чем на высоте современных ветряных турбин. Но если околоземные ветра использовать эффективней – тогда не будет необходимости доступа к высшим воздушным слоям», – говорит он.

«Общий объём ветровой энергии, доступный в тридцати футах от Земли, превышает глобальное использование электроэнергии в несколько раз. Думаете, это вызов? Просто воспользуйтесь этой мощью!».

Дизайн, разработанный в Калифорнийском технологическом институте, предполагает, что вертикально-осевые ветрогенераторы (VAWT) размещены настолько близко друг к другу, насколько это возможно при использовании горизонтально-осевых пропеллерных турбин.

По словам Дабири, VAWT обеспечивают несколько немедленных выгод.

Среди них – эффективная работа при сильном ветре, простая конструкция, которая позволяет сэкономить на эксплуатации и техническом обслуживании, а также меньшие габариты, благодаря которым снижается воздействие на окружающую среду.

Главных причин, по которым VAWT сегодня не достаточно широко используются, две. Вертикально-осевые ветрогенераторы менее эффективны индивидуально. Кроме того, предыдущее поколение VAWT пострадало от структурных сбоев, связанных с переработкой.

«Что касается эффективности, что наш подход не опирается на высокий КПД индивидуальной турбины – главное, насколько близко друг от друга ветрогенераторы размещены. Что касается проблем в области материалов и прогнозирования аэродинамических нагрузок – мы разработали новую конструкцию, которая более высокотехнологично оснащена и лучше переносит долгую интенсивную работу», – говорит Джон Дабири.

Информация, собранная исследователями с 2010 года, доказывает – учёные на правильном пути. Но это только начало работы. Следующие шаги включают демонстрацию результатов исследований и улучшение дизайна турбин, используемых для опытов.

Конечная цель этого эксперимента – снизить себестоимость ветряной энергии. «Наши результаты – призыв к дальнейшим исследованиям альтернативной энергетики», – отмечает Дабири. «По прогнозам, турбины в наших ветряных электростанциях можно строить, экономя на цене материалов, производственных процессов и обслуживания». Теперь исследователи ведут работу, которая должна подтвердить это предположение на практике.

Источник: ekopower.ru