A rovarok szárnyáról mintázott szélturbinák 35 százalékkal hatékonyabbak

A szélerőművek termelik a bolygó teljes energiatermelésének 4 százalékát, viszont ez a technológia csak akkor működik ha fúj a szél. Most viszont a rovarok rugalmas szárnyától inspirálva, a tudósok találtak egy módot amivel a szélturbina lapátok hatásfokát 35 százalékkal tudták megnövelni. Ha forgalomba kerül ez az újítás, akkor az elkövetkező években a zöld technológia egyre életképesebb alternatívát biztosíthat a fosszilis tüzelőanyagokkal szemben.

“A szélerőművek hatásfokának a megemeléséhez nem elég viszont annyi, hogy a rotorok minél gyorsabban forogjanak. Ezen felül a katasztrofális balesetek esélye is megnő, és a turbinák hatásfoka is meredeken esik a magas sebességnél, mivel a rotorok falként viselkednek, blokkolva a szél útját,” mondta Asfaw Beyene, San Diego Állami egyetem mérnök professzora

Az optimális mennyiségű áram közepes rotációs sebesség mellett jön létre” mondta Vincent Cognet, a tanulmány szerzője, a Paris-Sorbonne Egyetemről. Annak érdekében, hogy a legnagyobb hatásfokot érjük el az energiatermelésben, a szélnek megfelelő szögben kell megütnie a lapátokat, hogy az a megfelelő mennyiségű nyomatékot fejtsen ki a generátorra.

A rovarok szárnyainál nincs ilyen probléma, mivel azok rugalmasak. A méhek és szitakötők szárnyai az aerodinamikai terhelést a repülés irányába tudják irányítani, és mivel azok természetes módon hajlanak a szél miatt, az őket ért húzóerő csak minimális.

Hogy kiderítsék, ez a flexibilitás javítaná e a szélerőművek hatásfokát, Cognet és csapata 3 kis méretű turbina prototípust épített amit 3 különböző rotor fajtával láttak el. Az egyik teljesen merev, a másik kissé rugalmas és az utolsó nagyon rugalmas volt. Mindhárom turbinának 3 lapátja volt, de a rugalmasakat egy polietilén-tereftalát nevű anyagból, míg a merev verziót egy rugalmatlan műgyantából készítették.

A szélcsatorna teszten, a legrugalmasabb lapátok túl petyhüdtek voltak és nem sikerült annyi energiát termelniük mint a merev társaiknak. Viszont a mérsékelten rugalmas lapátok túlteljesítették a mereveket, 35 százalékkal több energiát termelve és elérhetővé téve a szélesebb körű szélviszonyok melleti hatékony működést is.” írta a csapat.

A tesztek azt is megmutatták, hogy a javulást a változó dőlésszög okozza: Ahogy a turbina lapátok oda és visszahajlanak a szélnek, a centrifugális erőnek köszönhetően a dőlésszög is enyhén változik. A magasabb dőlésszög (“nyitottabb”) jobban teljesít alacsonyabb szélsebesség mellet, a kisebb dőlésszög (“zártabb”) pedig magas szélsebességnél teljesít jobban. Valóban a gyorsabb szél nagyobb fordulatszámhoz vezet, ami miatt a rotor előre hajlik és kissé zárja a dőlésszöget – aminek a segítségével több energia termelhető.

A következő kihívás,” mondta Cognet. “A technológia átméretezése egy teljes méretű szélturbinává. Meg kell találnunk a tökéletes anyagot, ami épp eléggé rugalmas.

A mérnöki résznek még idő kell,” mondta Beyene. De a saját kísérleteire alapozva a torzuló lapátok által elért 35 százalékos megnövekedett energiatermelés egy teljesen reális cél és jelentős előrelépés egy teljesen zöld jövő felé. A csapat már most egy nagyobb prototípus terveit készíti, ami ugyanezen az elven alapul. “Az áramlástani és fizikai résznek mindannyian látjuk az értelmét” mondta. “Nem látom az okát hogy miért ne lennénk képesek olyan torzuló lapátok elkészítésére, amik alkalmazkodnak a szélviszonyokhoz.

Forrás: sciencemag.org

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

A honlap további használatához a sütik használatát el kell fogadni. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás