Duální rotor pro výkonnější větrné elektrárny

Inženýři aerotechnického výzkumného institutu při Státní univerzitě v Iowě (ISU) navrhli a vyvinuli duální rotor pro větrné elektrárny, který výrazným způsobem zvyšuje efektivitu provozu.

„První tři linie naznačují umístění velkých listů rotoru, blíže u středu je zachycen sekundární zabudovaný rotor.“ Zdroj: ISU
„První tři linie naznačují umístění velkých listů rotoru, blíže u středu je zachycen sekundární zabudovaný rotor.“ Zdroj: ISU

Výzkumníci dospěli k vlastní myšlence zapojení druhého menšího zabudovaného rotoru po sérii testů větrném tunelu. Účinnost nového systému by mohla zvýšit výkon stávajících větrných elektráren o 10-20 %.

Hui Hu, jeden z inženýrů z týmu ISU, vyhodnotil na 3D modelu některé nedostatky stávajícího designu velkých třílistých větrných rotorů.

Upozornil, že už ne-aerodynamickým tvarem listu je potenciální výkon větrných elektráren snížen o přibližně 5 %, ale mnohem závažnější mu přijde častý model velké větrné farmy, na které dochází k překryvu působnosti jednotlivých elektráren.

„Velké listy větrných elektráren pochopitelně narušují proudění větru, ale tím za sebou vytvářejí jakousi mezeru,“ říká Hu.

Pokud prý započítáme tento efekt spolu s důsledky tvaru povrchu (blízkost kopců a terénních zlomů), může se stát, že větrné elektrárny stojící dále za první sledovanou mohou mít o 8 – 40 % nižší výkon, než kolik bylo původně zamýšleno.

Takové snížení výkonu se už razantně promítne do celkové bilance i návratnosti investice. Hu spolu se svými kolegy ale přichází s řešením, které by našlo využití i u solitérně stojících elektráren. Jednoduše do tělesa otočného mechanismu zabudoval druhý, mnohem menší rotor.

Výsledek asi nepřekvapí, respektive fakt, že dva rotory vyprodukují více energie, než jeden. Jenže zvýšení potenciálního výkonu dosahovalo hodnoty okolo 18 %, což už se nedá považovat za úplně drobnou vychytávku.

Během dalších experimentů v aerodynamickém tunelu a při počítačových simulacích řešili optimální umístění sekundárního rotoru. Variant se nabízí hned několik – předsazení malého rotoru před „špici“ velkého, zabudování dovnitř tělesa případně „profuk“, se zasazeným duálním rotorem uvnitř vlastního tělesa elektrárny.

„Zatímco jiné technologie přináší změny v řádu procent, my se tu bavíme o 10 – 20 % v závislosti na okolních podmínkách,“ říká Hu, který považuje duální rotor za zásadní posun ve zvyšování efektivity provozu.

Přesto čeká tým výzkumníků z ISU ještě spousta práce. „Není až tak těžké vyřešit problém, ale je těžké ho najít,“ říká Hu, který připouští, že čím více se na problematiku aerodynamiky a fluidní mechaniky soustředí, tím více komplikací před nimi vystupuje.

To, že jejich výzkum má ale cenu demonstruje i fakt, že jen za loňský rok jim na výzkum přispěla Národní vědecká nadace grantem 330 000 dolarů, a odnesli si i loňskou cenu Renewable Energy Impact Award.

Sdílet: