更高效的风力发电提供的垂直叶片

传统螺旋桨风力涡轮机的似曾相识的景象可能会在未来取代包含更紧凑和高效的垂直涡轮风力发电场。牛津布鲁克斯大学的最新研究发现,垂直涡轮设计的效率远高于传统涡轮机在大型风力发电场,当设置成对垂直涡轮增加彼此的性能高达15%。

从工程学院的一个研究小组,计算和数学(ECM)在牛津布鲁克斯教授领导Iakovos Tzanakis进行深入研究使用超过11500小时的计算机仿真表明,风电场可以执行更有效地取代传统的螺旋桨式水平轴风力涡轮机(hawt),为小型垂直轴风力机(VAWTs)。

垂直涡轮机的效率比传统的风力涡轮机

这项研究首次展示了在一个现实的规模、潜在的大规模VAWTs战胜当前HAWT风力涡轮机。

VAWTs旋转轴线与地面垂直,他们表现出相反的行为著名的螺旋桨设计(hawt)。研究发现,VAWTs增加彼此的安排在网格形成时的性能。定位风力发电机输出最大化对风电场的设计至关重要。

教授Tzanakis评论“这项研究证据,风力发电场的未来应该是垂直的。垂直轴风力涡轮机的设计可以更接近在一起,提高他们的效率和最终降低电力的价格。从长远来看,VAWTs可以帮助加快绿色能源系统的过渡,因此,更多的清洁和可持续的能源来自可再生能源。”

与英国的风力发电能力将翻倍,到2030年,研究结果对设计更高效的风力发电场的垫脚石,了解大规模风能采集技术和最终提高可再生能源技术更快地取代化石燃料作为能源。

成本有效的方式满足风力发电的目标

2021年全球风能报告显示,世界需要安装风力发电在未来十年快3倍,为了满足零目标和避免最严重的气候变化的影响。

报告的主要作者和工程学士毕业生Joachim Toftegaard汉森说:“现代的风力发电厂的一个最有效的方法来生成绿色能源,然而,他们有一个主要缺陷:风趋于前排的涡轮机,动荡将生成下游。湍流是不利于后续的性能行。

“换句话说,前排将大约一半风的动能转化为电能,而对于后排,这一数字降至25 - 30%。每个涡轮机成本超过£200万/兆瓦。我作为一名工程师,它自然发生,必须有一个更划算。”

这项研究首次全面分析风力发电机性能的许多方面,对于数组角度,方向旋转,涡轮间距,和转子的数量。它也是第一个研究调查是否性能改进适用于三VAWT涡轮机在一系列设置。

这篇文章的作者之一Mahak博士和高级讲师ECM评论:“使用计算方法的重要性理解流物理不能被低估。这些类型的设计和增强研究的一小部分成本相对于巨大的实验测试设施。这是特别重要的在初始设计阶段,是非常有用的行业要实现最大的设计效率和输出功率”。

参考:汉森JT, Mahak M, Tzanakis。数值模拟和优化的垂直轴风力发电机对:一种扩展的方法。更新。能源。2021;171:1371 - 1381。doi:10.1016 / j.renene.2021.03.001

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