Безплатна енергия на вашия покрив: Инженерите разработиха нова ефективна вятърна турбина

Вятърните турбини с вертикална ос са сравнително компактни, но обикновено имат относително ниска ефективност. Екип от учени от Индия, Италия и Сингапур са измислили нова конструкция, която би трябвало да е идеална за работа на покрива на градска сграда, и са публикували изследването си в списание Nature.

В него се описва турбина с вертикална ос и два комплекта лопатки, въртящи се едновременно в различни посоки. Според учените, подобна конструкция произвежда повече мощност от отделните турбини, поради синергичните взаимодействия, което ги прави идеални за използване на градските покриви. Между другото, по-рано стартъп компанията Cell Technologies предложи турбината Blade X1, която може да бъде инсталирана и на сгради.

Резултатите от проучването за оптимизация показват 14% увеличение на мощността в сравнение с традиционните вертикални вятърни турбини. Лопатките на новата турбина се състоят от профил NACA 0018 с дължина на хордата съответно 0,12 m и дължина на лопатката 2 m. Основното предимство пред конвенционалната вертикална турбина е, че системата не изисква допълнителни механизми срещу въртящия момент.

Учените са използвали устройство за улавяне на вятъра, базирано на вятърна турбина, и са го издигнали във въздуха със специален аеростат. Компютърният анализ на потока показа, че този подход увеличава изходната мощност с 32% и повишава текущият въртящ момент с 40% по време на динамично спиране. Устройството подобрява пренасочването на потока към равнината на ротора, постигайки увеличение на мощността от 58% при ъгъл на наклона от 10°. Чрез потискане на турбуленцията на върха на острието, той може също да намали шума, което е особено полезно в градовете.

Преносимата система е подходяща за покриви с ограничено пространство, изискващи по-малко турбини за задоволяване на енергийните нужди, като същевременно намалява шума и подобрява естетиката. Характеристиките на конструкцията също позволяват вятърната турбина да се комбинира с други технологии за възобновяема енергия, като слънчеви модули, за по-стабилно производство на електроенергия.

Човечеството активно разработва възобновяеми енергийни източници, но генерирането от вятър е трудно за използване в градовете поради заплахата от шум, гъстотата на застрояването и ограничения въздушен поток. Ето защо инженерите все повече изследват конструкциите на малки турбини, както с хоризонтална, така и с вертикална ос.

Доказано е, че вертикалните вятърни турбини са по-жизнеспособния вариант за градовете поради способността им да улавят вятъра от всяка посока и да работят по време на турбулентни пориви. В допълнение, те са малко по-лесни за поддръжка и производство.

Вертикалните турбини с прави лопатки бяха най-добрият избор, поради тяхната простота на конструкцията и цялостната ефективност и производителност в сравнение с други видове, но сложната динамика на потока намали тяхната производителност в сравнение с хоризонталните вятърни турбини. За основни причини за това се счита динамично спиране и вихровото взаимодействие на перката с вятъра. Последните изследвания са фокусирани върху подобряване на общата ефективност на турбината чрез потискане или смекчаване на тези загуби.