更紧凑和高效的垂直涡轮机可能是风力发电场的未来

垂直轴风力涡轮机农场

垂直轴风力涡轮机农场。来源:牛津布鲁克斯大学

现在熟悉的传统螺旋桨风力涡轮机的景象可以在未来用含有更紧凑高效的垂直涡轮机的风电场更换。

牛津布鲁克斯大学的一项新研究发现,在大型风电场中,垂直涡轮机的设计比传统涡轮机的效率要高得多,当成对设置时,垂直涡轮机彼此的性能提高了15%。

工程学院的一个研究团队,Iakovos Tzanakis教授带领牛津布鲁克斯大学的计算和数学(ECM)进行了一项深入的研究,使用超过11500小时的计算机模拟,以证明风力发电场可以通过取代传统的螺旋桨式水平轴风力涡轮机(HAWTs)来更有效地运行。用于小型垂直轴风力涡轮机(VAWTs)。

垂直涡轮机比传统的风车涡轮机效率更高

该研究首次在现实规模上证明,大规模vawt的潜力,以超过目前的风力发电厂涡轮机。

vawt绕着垂直于地面的轴线旋转,它们表现出与著名的螺旋桨设计(HAWTs)相反的行为。研究发现,当vawt排列成网格时,彼此的性能都有所提高。风力涡轮机的定位,以最大限度地输出对风电场的设计至关重要。

察纳基斯教授评论道:“这项研究证明,风力发电场的未来应该是垂直的。垂直轴风力涡轮机可以设计得更紧密,从而提高效率,最终降低电价。从长远来看,vawt可以帮助加快我们能源系统的绿色转型,使更多清洁和可持续的能源来自可再生资源。”

随着英国的风能能力预计到2030年将翻一番,这些发现为设计更高效的风力发电场、理解大规模风能收集技术以及最终改进可再生能源技术以更快地取代化石燃料作为能源提供了踏脚石。

这是满足风力发电目标的成本效益的方法

根据这一点2021年全球风力报告,世界需要在未来十年内快速安装风电,以满足净零目标,避免气候变化的最严重影响。

该报告的主要作者、工程学士Joachim Toftegaard Hansen评论道:“现代风电场是产生绿色能源最有效的方式之一,然而,它们有一个主要缺陷:当风接近涡轮机的第一排时,湍流将产生下游。湍流对后续行的性能有害。

“换句话说,前排将把风的动能大约一半转换为电力,而对于后排,该数字降至25-30%。每个涡轮机成本超过200万英镑/兆瓦。作为工程师,它自然地发生在我身上,必须有更具成本效益的方式。“

本研究首次全面分析了风力机性能的多个方面,包括阵列角度、旋转方向、涡轮机间距和转子数量。这也是第一个研究,以调查性能改善是否适用于三个VAWT涡轮机系列。

Mahak博士在ECM评论中的文章和高级讲师和高级讲师博士:“在了解流物理学中使用计算方法的重要性不会被低估。与巨大的实验测试设施相比,这些类型的设计和增强研究是成本的一​​小部分。这在初始设计阶段尤其重要,对于试图实现最大设计效率和功率输出的行业来说非常有用。“

这项研究发表在《国际期刊》上可再生能源(爱思唯尔)

参考文献:“垂直轴风力机对的数值模拟和优化:一种放大方法”,Joachim Toftegaard Hansen, Mahak Mahak和Iakovos Tzanakis, 2021年3月4日,可再生能源
DOI: 10.1016 / j.renene.2021.03.001

6个评论关于“更紧凑、更高效的垂直涡轮机可能是风力发电场的未来”

  1. n o n s e n s e
    就像帆船的帆,叶片需要
    1)有巨大的表面,因为能量输出是指数更大,成比例的平方转子面积;和
    2)需要尽可能高地放置,因为能量向大规模逐渐增加到风速的立方体,风速更快地提高。

    这意味着把一个巨大的转子放在尽可能高的地方是最经济的发电方式。足够经济的电力给肮脏的化石燃料带来致命的打击。

    叶片在垂直于重力的平面上移动,这就是三叶片转子能够按比例放大以消除威胁生命的化石燃料的原因。螺旋垂直风力涡轮机是一个骗局作为替代真正的风力涡轮机,因为物理定律说,它不能扩大。

    为什么是三把刀,为什么不是更多?因为转动惯量。从这个角度看,一个叶片将是理想的。但当你按比例放大时,扭转就会变成一个问题。当涡轮较小时,一个叶片品种是理想的,但当它们越来越大以捕捉更多的风时,他们不得不增加第二个叶片来解决引起扭转的不对称。但是随着涡轮尺寸的增大,顶部和底部的风速差变得非常大,以至于当叶片垂直向上和向下,底部叶片处于极影时,扭力又成为一个问题。因此,三叶片涡轮机演变成一个完美的设计,使化石燃料经济屈服。

    关于垂直风力涡轮机用于工业规模应用的废话是如此多的夸夸其谈的物理定律。

    • 你说"足够经济的电力足以对肮脏的化石燃料造成致命的打击"这听起来不像是一个公正、客观的观察者。尽管如此,你能否为你宣称的卓越经济学提供一个引证?

  2. 哎呀校正
    叶片在垂直平面上移动,与重力平行,这就是三叶转子可以按比例放大以消除威胁生命的化石燃料的原因。
    在上面的评论中,我搞砸了抱歉。

  3. 风速呈指数增长?请。所以,如果在地面上是20英里每小时,那么在轴上就是400英里每小时?

  4. 弗兰克•库什纳|2021年4月27日上午11:41|回复

    看来工人们不用这么卖力工作了。据报道,每年有15人死于风能和太阳能“农场”。
    在火灾进入之前,看到了一个视频两个拥抱。
    用SMR发射核武器。

  5. 为什么没有人谈论个人家庭能源生产可以通过小规模能源生产节省每个公民难以置信的巨额资金?我相信这是因为当权者为了保护他们的利益而不允许这样做!有很多方法我们可以生产大量的能源,不幸的是,我们不被允许,因为能源公司控制我们的政客制定法律,防止小规模的能源生产。是时候看看大局了,看看到底发生了什么。

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