Дизайн ветровой турбины с биплановыми лопастями предложен учеными UCLA - «Новости Электроники»

Самолеты-бипланы с двухъярусными крыльями сохранились только в музеях авиации, на черно-белых фотографиях и в реконструкциях баталий Первой Мировой войны на киноэкране. Благодаря инновационной разработке инженеров UCLA двухъярусная конструкция крыла может перекочевать в зеленую энергетику и значительно повысить производительность ветровых турбин.

Современные ветровые турбины, как правило, имеют три лопасти, причем длина каждой может достигать протяженности футбольного поля, а вес бывает сопоставим с весом самолета Boeing-737. В конструкции, предложенной инженерами UCLA, каждая турбина раздваивается со стороны ротора и сходится в одну на середине.

Каковы же преимущества предложенного инженерного решения? Такая форма увеличивает прочность огромных лопастей и позволяет при сохранении тех же размеров и используемых материалов уменьшить их вес на 45%. Отчет об эффективности применения такой конструкции для ветрогенераторов опубликован в журнале Renewable Energy.

Работа над дизайном лопастей-бипланов началась на базе UCLA в 2008 году, а в 2017 году был получен патент. Профессор Ричард Вирц и два аспиранта с его кафедры сначала создали компьютерную модель, которая продемонстрировала преимущества биплана над обычными лопастями, а затем сконструировали сегмент лопасти длиной в один метр и в ходе тестирования в аэродинамической трубе подтвердили результаты компьютерного моделирования.

Испытание показало, что новый дизайн незначительно увеличивает выработку энергии в сравнении с одноплоскостными лопастями сопоставимой длины.  В последние годы ветровые турбины обзавелись лопастями длиной до ста метров каждая и весом до шестидесяти тонн, потому что именно такие размеры позволяют добывать максимум энергии из силы ветра. Однако, чем больше становится турбина, тем она дороже в производстве, транспортировке и монтаже.

Уменьшение веса лопастей удешевит производство и установку ветряков, и значительно больше компаний смогут позволить себе покупку такого оборудования. С другой стороны, облегченные лопасти позволят поднять мачту ветряной установки еще выше и дотянуться до более мощных потоков воздуха, а значит, увеличить производительность.

С удешевлением выработки электроэнергии увеличится доля ветряных электростанций на рынке. Для сравнения: сейчас этот вид энергетики занимает менее 7% «энергетического пирога» Соединенных Штатов, где объем выработки в 2018 году составил 272 ТВт*ч. В тоже время, одно из последних исследований ученых, говорит о том, что ветряки в Северной Атлантике могут обеспечить "зеленой" энергией весь мир.

Источник: ucla.edu