VAWT — это конструкция ветряной турбины, в которой генератор расположен в башне вертикально, а не горизонтально наверху. Несмотря на то, что существует множество конструкций VAWT, в данном исследовании использовалась турбина Дарье с прямыми лопастями или турбина с Н-ротором.По словам исследователей, небольшие VAWT обладают способностью эффективно работать в условиях сильного турбулентного потока, что делает их идеальными устройствами для сбора энергии в городских и пригородных условиях. В статье в Journal of Renewable and Sustainable Energy, опубликованной на этой неделе от AIP Publishing, авторы представляют результаты, показывающие, что оптимально спроектированная система VAWT может в финансовом отношении конкурировать с электростанциями на ископаемом топливе в городских и пригородных районах и даже возглавить разработку здание или город с нулевым потреблением энергии.
Чтобы установить свои результаты, команда ввела фактические данные о скорости ветра с временным разрешением в численное моделирование, которое определило общее количество энергии, захваченной турбиной за год эксплуатации. Их данные о ветре были получены в течение 2009 года с помощью трехмерных звуковых анемометров, установленных на верхней части дорожных столбов на высоте около 9 метров или 30 футов над землей и расположенных на девяти различных городских и пригородных участках вокруг Оклахома-Сити, Оклахома.Исследователи смоделировали 13 различных конфигураций ветряных турбин, уделяя особое внимание четырем конкретным параметрам конструкции: аспектное отношение высоты к диаметру (H / D), форма профиля лопасти, прочность турбины и момент инерции турбины.
Основным показателем эффективности, используемым для определения оптимальной проектной конфигурации, был процент энергии, захваченной турбиной в течение года, по сравнению с доступной энергией турбулентного ветра в течение того же периода времени.Из 13 конструктивных конфигураций оптимальная конструкция турбины имела наименьший момент инерции. Интересно, однако, что исследователи подтвердили, что даже с учетом момента инерции, исключенного из конструктивного параметра, эта конфигурация остается наиболее идеальной.
Они также проанализировали различные конструкции турбин на предмет приведенной стоимости энергии (LCOE) на одном из испытательных полигонов и нашли значения характеристик лопаток, необходимые для экономически жизнеспособных вариантов. Оптимальная проектная конфигурация на этом участке вырабатывала электроэнергию по цене на 10 процентов ниже, чем средняя цена за единицу электроэнергии в стране.
«Это не конец нашего исследования, и я думаю, что нам нужно больше изучить конструктивную конфигурацию турбины и ее рабочие условия, которые позволили бы увеличить количество энергии, улавливаемой турбиной. […] Это захватывающе, "сказал Лам Нгуен, один из ведущих исследователей проекта. Нгуен в настоящее время расширяет свои исследования с бывшим советником.
Сделав вывод о том, что оптимальная проектная конфигурация VAWT может привести к снижению затрат на электроэнергию, команда понимает, что работа еще не закончена.