Ellentétes forgás, nagyobb teljesítmény: új ötlet forradalmasíthatja a mikro-szélturbinák működését
Két apró, ellentétes irányban forgó szélturbina 37%-kal több energiát termel – áttörés a decentralizált, mikro-méretű szélenergia rendszerekben. A Ellentétes forgás, nagyobb teljesítmény: új ötlet forradalmasíthatja a mikro-szélturbinák működését bejegyzés először NRGreport-én jelent meg.
Kutatók felfedezték, hogy két apró, egymással ellentétes irányban forgó szélturbina párban működtetve akár 37%-kal több elektromos energiát képes előállítani, mint egyetlen turbina önmagában. Az eredmény áttörést hozhat a decentralizált, helyi energiatermelés hatékonyságában – legyen szó távoli szenzorokról vagy hordozható eszközök áramellátásáról.
Bár a legtöbben a szélenergiát hatalmas, forgó lapátokkal társítják, ahogy az Interesting Engineering is írja, Shuo Zhang által vezetett kutatócsoport a mikro-turbinák lehetőségeit vizsgálta – ezek átmérője kevesebb mint 20 centiméter. Ezek a kisméretű energiaforrások egyre fontosabb szerepet játszanak a technológiára épülő világban: az Északi-sarkvidéken működő klímafigyelő szenzoroktól a precíziós mezőgazdaságban alkalmazott okoseszközökig.
A méretükből adódóan azonban eddig alacsonyabb aerodinamikai hatékonysággal és magasabb kilowattonkénti költséggel működtek, ami akadályozta széles körű elterjedésüket.
A szél rejtett energiájának kihasználása
A kutatók most olyan aerodinamikai kölcsönhatásokat fedeztek fel a mikroturbinák páros működése során, amelyek jelentősen növelhetik az energiatermelést. Egy speciális méréstechnológiával – úgynevezett sztereoszkopikus részecske-képsebességméréssel – háromdimenziós képet alkottak a levegő áramlásáról, lézerrel és nyomjelző részecskékkel.
Elemzéseik során kimutatták, hogy az első turbina mögött keletkező „örvényes” légáram – az úgynevezett turbina-nyomvonal – még jelentős, eddig ki nem használt forgási energiát tartalmaz. Ha ebbe a légörvénybe, az első turbina mögé, annak 12-szeres sugártávolságára egy második, ellentétes irányban forgó turbina kerül, akkor ez a maradék energia is villamos árammá alakítható.
A hatékonyságnövekedés kulcsa a kis turbinák sajátos működési elvében rejlik. Ezek alacsonyabb fordulatszámon, de nagyobb nyomatékkal dolgoznak, így sajátos „csavarást” adnak a levegőnek – amit egy megfelelően tervezett hátsó turbina képes tovább hasznosítani.
Új távlatok a mikro-szélturbinák tervezésében
Ez az eredmény új szemléletet kínál a kompakt szélenergia-rendszerek fejlesztésében. „Ahogy a sugárhajtóművekben a többfokozatú turbinák, úgy a mikroturbinák is profitálhatnak a célzottan tervezett hátsó elemekből – nemcsak a szél tolóerejét, hanem annak csavarását is kihasználva” – fogalmazott Pereira.
A kutatócsoport abban bízik, hogy az eredmények további innovációkat indítanak el a mikro-méretű megújuló energiaforrások területén, és ezzel széles körben is alkalmazhatóvá válik a technológia olyan helyeken, ahol nem áll rendelkezésre hálózati áram.
A kettős elrendezésű mikroturbinák ellenálló áramforrást jelenthetnek például kritikus infrastruktúrákhoz, elszigetelt településekhez vagy mobil alkalmazásokhoz – például dróntöltő állomásokhoz vagy terepi robotokhoz.
A kutatás a Journal of Renewable and Sustainable Energy folyóiratban jelent meg.
A Ellentétes forgás, nagyobb teljesítmény: új ötlet forradalmasíthatja a mikro-szélturbinák működését bejegyzés először NRGreport-én jelent meg.
