den vindturbiner De er en av de viktigste fornybare energikildene i verden, og produserer rundt 4 % av verdens elektrisitet. Forskning utført av forskere ved Sorbonne i Paris har imidlertid funnet en innovativ løsning som kan øke effektiviteten til disse turbinene med opptil 35 %, inspirert av fleksibilitet av insektvinger.
I følge en studie publisert i magasinet Vitenskap, nåværende vindturbiner er ikke så effektive som de kunne vært. Det er vanlig å tro at spinning av rotorene ved høyere hastigheter vil generere mer energi, men dette er ikke tilfelle. Faktisk, ved høye hastigheter fungerer bladene mer som en barriere enn som et verktøy for å utnytte vinden. Nøkkelen til effektivitet er å finne optimale rotasjonshastigheter, som forklart av fysiker Vicent Coghet ved University of Paris-Sorbonne.
Utfordringen med å optimalisere vindenergi
For å maksimere energiproduksjonen må vinden treffe vindturbinbladene i riktig vinkel, kjent som "Helningsvinkel». Dette sikrer at den nøyaktige mengden dreiemoment påføres generatoren. Men på grunn av stivheten til tradisjonelle materialer kan vindturbiner ikke alltid tilpasse seg varierende vindforhold.
Tvert imot, insektvinger, som er fleksible, oppnår bedre aerodynamisk kontroll. Disse vesenene drar nytte av evnen til å reagere på luftstrømmer, bøye seg naturlig for å minimere motstand og unngå skade.
Replikering av insektvinger i vindturbiner
For å bruke denne fleksibiliteten på vindturbiner, bygde Cognet og teamet hans små prototype vindturbiner med tre forskjellige typer blader: ubøyelig, moderat fleksibel y veldig fleksibel. De fleksible bladene ble produsert med polyetylentereftalat, mens de stive ble laget med en syntetisk harpiks. Tester utført i vindtunneler viste avslørende resultater.
De altfor fleksible bladene var ikke effektive, da de ble for slappe til å generere nok kraft. Imidlertid overgikk de moderat fleksible bladene de stive ved å øke kraften generert med opptil 35 %. I tillegg kan disse turbinene tilpasse seg et bredere spekter av vindhastigheter.
Mye av forbedringen skyldtes automatiske endringer i mager vinkel. Ettersom vinden presset bladene fremover eller sentrifugaleffekten drev dem bakover, varierte også stigningsvinklene. Testene indikerte at vinklene mer «åpen» var mer effektive i lave hastigheter, mens mer «lukket» de var i høyere hastigheter.
Skalerbarhet og teknologiens fremtid
Den neste utfordringen er å skalere disse innovasjonene for å bruke dem til industrielle turbiner. Selv om utvikling av denne teknologien vil ta tid, tror eksperter som Asfaw Beyene ved University of San Diego at det er fullt mulig å oppnå en 35 % økning i effektivitet.
V164 vindturbinen: den kraftigste i verden
Et annet viktig fremskritt innen vindenergi kommer fra det danske selskapet MHI Vestas Offshore Wind, som presenterte den kraftigste vindturbinen i verden. Denne vindturbinen, kalt V164, har slått alle produksjonsrekorder, genererer 216.000 24 kWh på XNUMX timer og demonstrerer at energiytelsen kan økes betydelig under marine forhold.
V164 har en høyde på 220 meter og veier 38 tonn, med 80-meters blader som gir et feieareal på 21.124 12 kvadratmeter. Disse egenskapene gjør at turbinen bedre kan dra nytte av offshore vindhastigheter, som vanligvis varierer fra 25 til XNUMX m/s.
Denne nye modellen er designet for å tåle de ekstreme forholdene Nord sjøen, som gir den en levetid på 25 år og mulighet for resirkulering ved slutten av syklusen. Dette gjør ikke bare turbinen mer miljøvennlig, men også et mer økonomisk alternativ takket være reduserte installasjons- og vedlikeholdskostnader.
Fremtiden for vindenergi
La økologisk bevissthet og frykt for konsekvensene av klimaendringer De fremmer utviklingen av fornybare energikilder som vindkraft. Nye teknologier, som de som er inspirert av insektvinger, kan forbedre effektiviteten til vindturbiner betydelig, mens innovative design som V164 viser at det er mulig å opprettholde bærekraft i stor skala.
I de kommende årene vil vi sannsynligvis fortsette å se forbedringer i utformingen og effektiviteten til vindturbiner, noe som muliggjør enda mer ren energi og reduserer avhengigheten av fossilt brensel. Til syvende og sist viser kombinasjonen av biomimetikk og avansert ingeniørkunst veien til en grønnere og mer bærekraftig fremtid.