Компьютерные модели показали очевидные преимущества новых типов ветряных турбин
Ученые из Орхусского и Даремского университетов смоделировали гидродинамику многороторных ветряных турбин и их взаимодействие на площадках. Исследование продемонстрировало очевидные преимущества конструкции с 4 элементами.
Ветряная электростанция Dogger Bank станет крупнейшим в своем роде объектом. Она будет состоять из турбин, диаметром 220 м. Но больше не всегда значит лучше для ветряных электростанций. Исследователи из Орхусского и Даремского университетов проанализировали гидродинамику турбин, использовав числовые симуляции с высоким разрешением, сообщает sciencedaily.com. Модели показали ряд преимуществ устройств с 4 роторами на одной стойке.
При прохождении ветра через лопасти возникают потоки с меньшей скоростью и большей турбулентностью. Они отрицательно влияют на производительность задних рядов турбин, увеличивая нагрузку на конструкцию.
«Мы обнаружили, что использование многороторных устройств ускоряет исчезновение следа за ветроколесом, — сказал Махди Абкар из Архусского университета. – В результате следующая турбина получает меньшую нагрузку, производит больше энергии».
Системы минимум с 2 роторами работают эффективнее, снижая турбулентность. Это – важный фактор, учитывая рост габаритов и стоимости турбин.
«Вы всегда можете повысить производительность, увеличивая диаметр лопастей. Но возникают структурные проблемы, когда он превышает 150 м. Увеличивается требовательность к материалам, стоимость строительства и обслуживания систем», — отметил Абкар.
Турбины с 4 роторами обходятся на 15% дешевле аналогов с одним винтом, даже если лопасти суммарно покрывают одинаковую площадь. Меньшая масса облегчает транспортировку. Прекращение работы одного ротора не приведет к остановке системы. Исследователи также выяснили, что многороторные модели производят примерно на 2% больше энергии.
«Мы изучили несколько геометрий и динамик таких турбин. Оптимальным решением оказалась система с 4 роторами, расположенными максимально далеко друг от друга», — сказал Абкар.
Выводы исследования опубликованы в Physics of Fluids.
