Mekaniske ingeniører udvikler måder at forbedre vindmølleproduktiviteten

Du har sikkert set dem, måske på lange roadtrips:vindmøller med enorme, hypnotiske rullende klinger, udnytte vindens rene kraft til konvertering til elektrisk energi. Hvad du måske ikke ved, er, at for eksplosionen i antallet af vindmøller, der bruges, når vi omfavner renere energikilder, disse vindmølleparker er muligvis ikke så produktive som de kunne være.

"Vi har designet møller til brug for sig selv, men vi bruger dem næsten aldrig mere alene, "sagde professor i maskiningeniør ved UC Santa Barbara, Paolo Luzzatto-Fegiz, hvis speciale ligger i væskemekanik. Historisk set han sagde, vindmøller blev brugt individuelt eller i små grupper, men når verden bevæger sig mod grønnere energiteknologier, de findes nu i grupper på hundredvis eller tusinder.

Problemet med disse store installationer er, at hver maskine, som er designet til at udvinde så meget energi som muligt fra modgående vind, må ikke "lege godt" med de andre, Luzzatto-Fegiz forklarede. Afhængigt af hvordan møllerne er placeret i forhold til hinanden og til den fremherskende vind, dem, der ikke er direkte i vindens vej, kan blive overladt til at udtrække energi fra betydeligt udarmet luftstrøm.

"Disse møller er nu meget gode til at udvinde strøm fra vind, men de danner også disse meget store vindskygger, "sagde Luzzatto-Fegiz, hvem er hovedforfatter til "Entrainment-modeller til fuldt udviklede vindmølleparker:Virkninger af atmosfærisk stabilitet og en ideel grænse for vindmølleparkens ydeevne, "offentliggjort i tidsskriftet American Physical Society Fysisk gennemgangsvæske . Ligesom hvordan strukturer kan dæmpe lysstrømmen fra den ene side til den anden, vindkraft reduceres også, når den strømmer fra turbinens forside til dens bageste. Resultatet er, at ikke alle møller i en vindmøllepark lever op til deres potentiale.

"Så, du kan se, at det ikke er et spørgsmål om at pakke flere møller på dit stykke jord, fordi du på et tidspunkt rammer disse faldende afkast, "sagde han." Der er et punkt, hvor den strøm, du får, bliver mindre, hvis du bliver ved med at tilføje møller. "

Imidlertid, ifølge Luzzatto-Fegiz og medforfatter Colm-cille P. Caulfield, professor ved University of Cambridge i Storbritannien, der er måder at komme uden om dette spørgsmål om faldende vindretur. Og, de sagde, disse forbedringer kan resultere i forbedringer af størrelsesordenen i vindmølleparkers energiproduktion.

Hovedmålet, ifølge forskerne, er at give alle møller adgang til højhastighedsluftstrøm, hvorfra de kan udvinde en større mængde energi. Da vinden over gården er meget hurtigere end mellem møllerne, blanding af luftstrømmen i kølvandet på møllerne med luften ovenover kan være nøglen til at få mere bang for din vindmøllebuk.

"Hvis du på en eller anden måde kunne opfinde en gadget, der for hver af disse møller får disse vågne til at blande sig meget hurtigt, du kan potentielt få disse enorme forbedringer, "Sagde Luzzatto-Fegiz.

Endnu en anden potentiel løsning er en relativt ny version af vindmøllen, hvor knivene roterer på en lodret akse - som æggeblader - i modsætning til den traditionelle vandrette akse.

"Disse fungerer normalt ikke så godt af sig selv, men det er vigtigt, at de i det væsentlige kan forårsage meget stærkere blanding i deres vågner, " han sagde, "og folk har vist, at hvis du placerer dem i et arrangement, hvor de drejer i modsatte retninger til hinanden, kan de forårsage meget flot blanding."

De modeller, som forskerne har udviklet, kan føre til vindmølleparker, der fungerer bedre, som i nogle tilfælde muligvis ikke kræver så mange møller som tidligere antaget, derved reducere de potentielle omkostninger. Modellerne kan også resultere i brugerdefinerede løsninger, der involverer gårdpladsernes specifikke terræn, og lokale vejrmønstre.

"Vi er virkelig begejstrede for, at vi kan modellere alt det meget præcist, "sagde Luzzatto-Fegiz.