Jak se testují modely turbín v aerodynamickém tunelu

Do nejmenších podrobností vyvedený funkční model větrné turbíny, namontované na 25 centimetrů vysoký stojánek. Tři listy rotoru o průměru deset centimetrů, a kolem dokola plasticky věrný model kopcovité krajiny v měřítku 1:320. Dětské hračky nebo nepříliš nápaditý modelář? Nikoliv, ve výzkumném centru Iowské státní univerzity (ISU) se takhle „baví“ inženýři leteckého výzkumu. Zkoumají tady vliv členitosti povrchu na výkon větrných elektráren.

Evropské země mají prozatím dostatek rovinatého prostoru, kde se investiční záměry výstavby větrných elektráren snadno uplatní. Dříve nebo později se ale instalace budou přesouvat do hor. A jak tvrdí vědci z ISU, o tom jak mohou kopce a vzdušné proudy ovlivnit výkon elektráren v hornatém terénu, víme zatím jen pramálo. Hu Hui a Richard Wlezien, spolu s mezinárodním týmem kolegů tak rozjeli výzkumný projekt, který stát Iowa podpořil 1,25 milionem dolarů.

„Rádi bychom náš výzkum propojili s praktickou aplikací, a chceme spolupracovat přímo s výrobním průmyslem,“ říká Hu. „Můžeme pomoci zvýšit celkové množství zužitkovaného větru pro turbíny, zvýšit jejich životnost, zvednout efektivitu výroby.“

Při důkladném výzkumu nechybí rozbor technických návrhů provedení turbín, testování odolnosti konstrukce v aerodynamickém tunelu, snímače zatížení instalované na listech rotoru, a také v úvodu zmíněná „hračka“ v podobě modelů různě členité krajiny.

Jedním z prvních výsledků vědců z ISU je poznatek, že v kopcovitém terénu se opírá do listů vítr větší silou. To na jedné straně znamená výhodu v podobě rychlejší návratnosti investice vyrobenou energií, ale zároveň také vyšším zatížením.

Listy rotorů určené pro vyšší polohy by tedy měly být robustnější konstrukce. Principem je odhalit a „vychytat“ technické nedostatky ještě v laboratoři, a tím později ušetřit miliony při konstrukci v reálném prostředí. „Dozvídáme se věci, které jsme nevěděli,“ říká Hu. „Získané informace nám pomáhají optimalizovat konstrukční řešení.“