研究顯示風力渦輪機如何在山丘後面更好地工作

據媒體New Atlas報導,工程師們不遺餘力地使風力渦輪機最大限度地暴露出來,將葉片放在山頂的高塔上,或放在離海岸數英里的荒涼、無保護的海洋上。一項新研究提出了一個有趣的曲線球,可以為可再生能源的產生開辟新的途徑,證明了放置在山丘後面的渦輪機實際上可以比那些在空曠區域的渦輪機產生更多的能量。

研究顯示風力渦輪機如何在山丘後面更好地工作

這項研究是在荷蘭特文特大學進行的。科學家們試圖探索在某些情況下,風力渦輪機如何能夠真正從放置在山丘後面受益。科學家們通過一種被稱為大渦流模擬的空氣動力學建模技術來實現這一目標,這使他們能夠模擬三維山丘對下風向渦輪機性能的影響。

該模擬基於一個90米高(295英尺)的渦輪機,有63米長(207英尺)的葉片,被放置離一座海拔90米(300英尺)的山丘後面756米(2500英尺)。與此相反的是,研究小組發現,在某些條件下,這種特殊的安排實際上使渦輪機的發電量增加了約24%。

研究顯示風力渦輪機如何在山丘後面更好地工作

研究報告的作者理察-史蒂文斯博士解釋說:「緊靠山丘的風速較慢,這就形成了一個低壓區。這個低壓區從上面吸進空氣,那里的風要比靠近地面的強得多。這意味著風力渦輪機不需要更高,就可以利用高海拔地區的強風。」

這一效應與另一個與風向變化有關的效應相結合,當風吹過山丘時,風向變化推動了掃過渦輪機的力量強度。

研究顯示風力渦輪機如何在山丘後面更好地工作

「此外,山丘上方的風與靠近地面的風吹向不同,」史蒂文斯說。「這導致緩慢移動的空氣流動改變方向,遠離風力渦輪機(見上圖),讓山丘後面的渦輪機從強大的氣流中受益。」

雖然該研究表明,在某些環境下,一些放置在山丘後面的渦輪機可以產生更大的電力,但還有其他因素需要考慮。模擬結果顯示,這種風力的增加會導致更多的湍流,這將對渦輪機造成更大的磨損和撕裂。科學家們正在繼續研究這些好處是否超過了渦輪機可能產生的損害類型,以及這種性能的上升是否可以在更廣泛的真實世界環境中復制。

研究顯示風力渦輪機如何在山丘後面更好地工作

史蒂文斯說:「在這種特殊情況下,只有一座山,能源產量更高,但現實生活中的地形要復雜得多。」

該研究發表在《可再生能源》雜誌上。

來源:cnBeta