Komputerowe modelowanie pomoże zoptymalizować nową technologię
Inżynierowie z James Watt School of Engineering opracowali model symulacyjny tysięcy wariantów turbin bezłopatkowych (BWT, ang. bladeless wind turbines). Celem było określenie optymalnych parametrów konstrukcyjnych, które umożliwią maksymalizację produkcji energii przy jednoczesnym zachowaniu trwałości urządzenia.
Symulacje obejmowały warunki wiatrowe o prędkości od 20 do 70 mil na godzinę. Główne wnioski pokazują, iż najbardziej efektywny projekt to maszt o wysokości 80 cm i średnicy 65 cm. Taka konstrukcja może wygenerować maksymalnie 460 W mocy, co stanowi znaczący postęp wobec dotychczasowych prototypów osiągających jedynie 100 W.
Energia z wibracji – jak działają turbiny bez łopat?
W odróżnieniu od tradycyjnych turbin wiatrowych, konstrukcje bezłopatkowe nie posiadają wirujących łopat. Zamiast tego, ich działanie opiera się na zjawisku wibracji wywołanych wirami (ang. vortex-induced vibration). Smukłe cylindryczne konstrukcje zaczynają się kołysać pod wpływem wiatru, generując ruch, który jest następnie przekształcany w energię elektryczną.
Efektywność systemu rośnie, gdy częstotliwość wiatru odpowiada częstotliwości rezonansowej konstrukcji. Wówczas dochodzi do wzmocnienia drgań i większej produkcji energii.
Wydajność kontra trwałość – balans najważniejszy dla rozwoju technologii
Zespół badaczy wskazuje, iż nie każda konstrukcja o wysokim potencjale energetycznym nadaje się do zastosowań praktycznych. Symulacje wykazały, iż niektóre warianty mogłyby wygenerować choćby 600 W, jednak brak stabilności strukturalnej sprawiałby, iż gwałtownie uległyby uszkodzeniu w rzeczywistych warunkach.
Dlatego naukowcy podkreślają wagę kompromisu między wydajnością a trwałością. Opracowana metodologia może posłużyć jako fundament dla przyszłych projektów urządzeń o mocy sięgającej 1 kW i więcej.
Urbanizacja i wyzwania środowiskowe – zalety technologii bezłopatkowej
Zdaniem dr. Wrika Mallika, współautora publikacji, turbiny bez łopat mają szansę odegrać istotną rolę w produkcji energii w środowiskach miejskich.
„BWT są cichsze niż klasyczne turbiny, zajmują mniej miejsca, są bezpieczniejsze dla dzikiej fauny i wymagają rzadszych konserwacji” – podkreśla dr Mallik.
Z kolei prof. Sondipon Adhikari zwraca uwagę na możliwe przyspieszenie prac rozwojowych:
„Mamy nadzieję, iż nasze badania zmniejszą zakres niepewności przy tworzeniu nowych prototypów. To może znacznie przybliżyć BWT do szerszego zastosowania w transformacji energetycznej”.
Zobacz również:- Politechnika Gdańska stworzyła wiatę rowerową z łopaty turbiny wiatrowej
- Chiny zbudowały najpotężniejszą pływającą turbinę wiatrową: 17 MW mocy
- ORLEN stawia największe morskie turbiny wiatrowe w Europie
Źródło: University of Glasgow
