u vjetroturbina Oni su jedan od najvažnijih obnovljivih izvora energije u svijetu, koji proizvode oko 4% svjetske električne energije. Međutim, istraživanje naučnika na Sorboni u Parizu pronašlo je inovativno rješenje koje bi moglo povećati efikasnost ovih turbina do 35%, inspirisano fleksibilnost krila insekata.
Prema istraživanju objavljenom u časopisu nauka, trenutne vjetroturbine nisu toliko efikasne koliko bi mogle biti. Uobičajeno se misli da bi okretanje rotora pri većim brzinama proizvelo više energije, ali to nije slučaj. U stvari, pri velikim brzinama, lopatice djeluju više kao prepreka nego kao alat za uprezanje vjetra. Ključ efikasnosti je pronalaženje optimalnih brzina rotacije, kako je objasnio fizičar Vicent Coghet sa Univerziteta Pariz-Sorbona.
Izazov optimizacije energije vjetra
Da bi se maksimizirala proizvodnja energije, vjetar mora udarati u lopatice vjetroturbine pod pravim uglom, poznatim kao "Ugao nagiba». Ovo osigurava da se precizna količina obrtnog momenta primjenjuje na generator. Međutim, zbog krutosti tradicionalnih materijala, vjetroturbine se ne mogu uvijek prilagoditi različitim uvjetima vjetra.
Naprotiv, krila insekata, budući da su fleksibilna, postižu bolju aerodinamičku kontrolu. Ova bića imaju koristi od sposobnosti da reaguju na zračne struje, prirodno se savijajući kako bi minimizirali otpor i izbjegli oštećenja.
Replikacija krila insekata u vjetroagregatima
Da bi primijenili ovu fleksibilnost na vjetroturbine, Cognet i njegov tim su napravili male prototip vjetroturbina s tri različite vrste lopatica: krut, umjereno fleksibilan y vrlo fleksibilan. Fleksibilne oštrice su proizvedene sa polietilen tereftalat, dok su krute izrađene sa a sintetička smola. Testiranja provedena u aerotunelima pokazala su otkrivajuće rezultate.
Previše fleksibilne oštrice nisu bile efikasne, jer su postale previše mlohave da bi proizvele dovoljno snage. Međutim, umjereno fleksibilne oštrice su imale bolji učinak od krutih povećavajući proizvedenu snagu do 35%. Osim toga, ove turbine bi se mogle prilagoditi širem rasponu brzina vjetra.
Veliki dio poboljšanja nastao je zbog automatskih promjena ugla nagiba. Kako je vjetar gurao lopatice naprijed ili ih je centrifugalni efekat tjerao unazad, uglovi nagiba su također varirali. Testovi su pokazali da su uglovi više «otvoren» bili efikasniji pri malim brzinama, dok su više «zatvoreno» bili su pri većim brzinama.
Skalabilnost i budućnost tehnologije
Sljedeći izazov je povećati ove inovacije kako bi ih primijenili na turbine industrijske veličine. Iako će za projektovanje ove tehnologije trebati vremena, stručnjaci poput Asfawa Beyenea sa Univerziteta u San Dijegu vjeruju da je postizanje povećanja efikasnosti od 35% potpuno moguće.
V164 vjetroturbina: najmoćnija na svijetu
Još jedan ključni napredak u energiji vjetra dolazi od danske kompanije MHI Vestas Offshore Wind, koji je predstavio najmoćnija vjetroturbina na svijetu. Ova vjetroturbina, nazvana V164, oborila je sve proizvodne rekorde, generirajući 216.000 kWh za 24 sata i demonstrirajući da se energetske performanse mogu značajno povećati u morskim uvjetima.
V164 je visok 220 metara i težak 38 tona, sa oštricama od 80 metara koje pružaju površinu od 21.124 kvadratna metra. Ove karakteristike omogućavaju turbini da bolje iskoristi prednosti vjetra na moru, koje se uglavnom kreću od 12 do 25 m/s.
Ovaj novi model je dizajniran da izdrži ekstremne uslove sjeverno more, što mu daje vijek trajanja od 25 godina i mogućnost recikliranja na kraju ciklusa. Ovo ne samo da čini turbinu ekološki prihvatljivijom, već i ekonomičnijom opcijom zahvaljujući smanjenim troškovima instalacije i održavanja.
Budućnost energije vjetra
La ekološka svijest i strah od posledica klimatske promjene Oni promiču razvoj obnovljivih izvora energije kao što je energija vjetra. Nove tehnologije, poput onih inspirisanih krilima insekata, mogle bi značajno poboljšati efikasnost vjetroturbina, dok inovativni dizajni poput V164 pokazuju da je moguće održati održivost u velikim razmjerima.
U narednim godinama, vjerovatno ćemo nastaviti da viđamo poboljšanja u dizajnu i efikasnosti vjetroturbina, omogućavajući još čistiju energiju i smanjujući ovisnost o fosilnim gorivima. Konačno, kombinacija biomimetike i naprednog inženjeringa ukazuje na put ka zelenijoj i održivijoj budućnosti.