MOLDOVENII.MD

Новые вертикальные ветряные турбины

Конструкция ветряных турбин значительно улучшалась за последние несколько лет, однако до значительного повышения эффективности ветряных электростанций дело пока не дошло.

Все потому что традиционные ветряные турбины – те, что с тремя огромными лопастями, в основном мешают друг другу. Размещение двух или более больших ветряных турбин в непосредственной близости друг от друга производит ветровые блоки и вихри, которые снижают эффективность всего ветропарка.

Биофизик компании CalTech и обладатель гранта «гений» одного из крупнейших благотворительных фондов США – Фонд Макартуров (MacArthur Foundation) – Джон Дабири (John Dabiri) нашел решение проблемы низкой эффективности ветряных электростанций.

До сих пор единственным эффективным решением было размещение отдельных ветряных турбин настолько далеко друг от друга, насколько это возможно, обычно дальность размещения составляла 7 диаметров ротора. (Хотя недавние исследования показывают, что расстояние в 15 диаметров работает значительно эффективнее).

С текущими размерами рабочих воздушных винтов, которые достигают, а иногда и превышают размеры футбольного поля, для эффективной работы ветряных электростанций может потребоваться сотни или тысячи гектар, только для того, чтобы свести ветряные помехи к минимуму.

Но что, если этот недостаток может быть использован в качестве преимущества?

Этот вопрос рассматривал Джон Дабири, директор Центра ветряной энергетики (Bioinspired Wind Energy) в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене (California Institute of Technology in Pasadena). Ответ, по его словам, может быть найден в движении рыбы, которое он всесторонне изучал во время проведения исследований по гидродинамике и биомимикрии, которые и принесли ему грант Макартуров.

Он обнаружил, что вертикальное расположение оси ветровых турбин с лопастями, которые по форме напоминают плавники рыб, могут работать вместе, чтобы более эффективно использовать энергию ветра.

«Стае рыб, плавающих в океане, приходится бороться с вихревыми потоками, волнами и остальными помехами, что вызывают другие рыбы», рассказывает Джон. «Некоторые виды используют меньше энергии для перемещения из точки А в точку Б, находясь в группах, чем когда они сами по себе, потому что они в состоянии использовать эти помехи для повышения их общей эффективности».

Джон согласен с тем, что традиционный дизайн ветряной мельницы является наиболее эффективным, но только если у вас ветряная электростанция только с одной турбиной. Для кластера ветряных машин, по его словам, необходимы турбины с вертикальной осью вращения.

Технические изменения, что произошли за последние несколько лет с вертикальными ветряными турбинами, сделали их практически не похожими на ветряные мельницы. Их концентраторы находятся перпендикулярно земле, поэтому их лопасти вращаются как карусель, или если быть более точным, как вентиляторы, устанавливаемые на крышах. Они меньше, проще и дешевле, чем традиционные турбины, но с одним недостатком – их эффективность в два раза меньше традиционных. Легко понять почему: в любой момент времени, половина лопастей принимает на себя силу ветра и движется в сторону его потока, тогда как другая половина мешает этому движению.

И, по мнению Джона, это как раз то место, где пригодится опыт рыб. Вертикальные турбины Дабири составляют около 9 метров в высоту, одна десятая высоты многих обычных турбин, что позволит поместить сотни таких уменьшенных турбин на площади, где обычно размещается одна традиционная. В своей лаборатории и на экспериментальной ферме, расположенной в Долине Антилоп, что к северу от Лос-Анджелеса, Джон разместил несколько турбин для сбора энергии от ветряных вихрей, что производят стоящие рядом турбины, вращающиеся в противоположном направлении.

Результат был впечатляющий. Современная коммерческая ветроэлектростанция с масштабными территориальными требованиями производит около 2,5 Вт на квадратный метр. Одна обычная турбина генерирует от 1 до 3 мегаватт электроэнергии. И не смотря на то, что его «карусели» генерируют всего лишь 3,5 кВт каждая, и необходимо установить 280 единиц, чтобы дотянуть до 1МВт, получаемого от традиционной турбины, установленные в большом массиве ветряки Дабири могут производить в 10 раз больше энергии, занимая такую же площадь.

Дабири верит, что они с его командой смогут поставлять свои агрегаты по $3500 за штуку, что в пересчете на стоимость электроэнергии оказывается, ни много ни мало, в два раза дешевле установки «классического» ветрогенератора. И в то время, когда установка традиционной турбины требует привлечения немалых усилий, бригады строителей-монтажников, пары гигантских подъемных кранов, прочнейший бетонный фундамент и сборки 8000 деталей, ветряк Дабири имеет всего две дюжины деталей и может быть собран при помощи инструмента, продающегося в любом строительном или хозяйственном магазине.

В качестве идеальной компоновки ветряной электростанции Дабири видит применение традиционных турбин вместе с относительно небольшими массивами его ветряков, заполняющими пустое пространство между гигантами. «Ветровая электроэнергетика это полностью сформировавшаяся технология, которая просто нуждается в повышении эффективности», говорит Джон. «Нам необходимо изменять подход, внедрять радикально новые идеи, а не просто увеличивать масштаб. Вдохновленные природой инженерные решения являются ключом к этому».

Источник: facepla.net