據媒體報導，現在人們熟悉的傳統螺旋槳風力渦輪機的景象在未來可能會被包含更緊湊和高效的垂直軸渦輪機的風電場所取代。牛津布魯克斯大學的一項新研究發現，在大規模的風力發電場中，垂直軸渦輪機的設計遠比傳統的渦輪機更有效，而且當垂直軸渦輪機成對設置時，彼此的性能可提高15%。
由Iakovos Tzanakis教授領導的牛津布魯克斯大學工程、計算和數學學院（ECM）的一個研究小組進行了一項深入研究，使用了超過11500小時的計算機模擬，表明通過用緊湊型垂直軸風力渦輪機（VAWT）取代傳統的螺旋槳式水平軸風力渦輪機（HAWT），風力發電場可以更有效地運行。
這項研究首次在現實的規模上證明了大型垂直軸風力渦輪機超越目前的水平軸風力渦輪機的潛力。研究發現，當以網格形式排列時，垂直軸風力渦輪機會增加彼此的性能。定位渦輪機以使輸出最大化對風電場的設計至關重要。
Tzanakis教授評論說：「這項研究證明了風力發電場的未來應該是垂直的。垂直軸風電場的渦輪機可以被設計得更加緊密，提高其效率，最終降低電價。從長遠來看，垂直軸風電場可以幫助加速我們能源系統的綠色轉型，從而使更多的清潔和可持續能源來自於可再生資源。」
由於英國的風能容量預計到2030年將幾乎翻倍，這些發現是設計更高效的風電場、了解大規模風能採集技術以及最終改進可再生能源技術以更快地取代化石燃料作為能源來源的一個墊腳石。
實現風力發電目標的成本效益方式
根據《2021年全球風能報告》，未來十年，世界需要以三倍的速度安裝風力渦輪機，以實現淨零目標，避免氣候變化的最壞影響。
該報告的主要作者、工程學士Joachim Toftegaard Hansen評論說：「現代風電場是產生綠色能源的最有效方式之一，然而，它們有一個主要缺陷：當風接近前排渦輪機時，將在下游產生湍流。湍流對後面幾排的性能是不利的。」
「換句話說，前排將把大約一半的風的動能轉化為電能，而對於後排，這個數字下降到25-30%。每個渦輪機的成本超過200萬英鎊/兆瓦。作為一名工程師，我很自然地想到，一定有一個更具成本效益的方法。」
該研究是第一個全面分析風力渦輪機性能的許多方面的研究，涉及到陣列角度、旋轉方向、渦輪機間距和轉子數量。這也是調查性能改進是否適用於串聯設置的三台VAWT渦輪機的第一項研究。
研究稱共同作者、ECM的高級講師Mahak博士評論說：「使用計算方法來理解流動物理的重要性是不可低估的。與龐大的實驗測試設施相比，這些類型的設計和增強研究的成本只是一小部分。這在最初的設計階段尤其重要，對於試圖實現最大設計效率和功率輸出的行業來說非常有用。」
該研究發表在《國際可再生能源雜誌》上。
來源：cnBeta
