Dla większości z nas widok wiatraków – wysokich słupów z wirującymi wokół poziomej osi łopatkami – jest czymś normalnym. Tego rodzaju konstrukcje stosowane są w OZE od dawna, jednakże naukowcy pracują obecnie nad optymalizacją systemów, gdzie łopatki obracają się wokół osi ustawionej pionowo, jako przedłużenie masztu.

Reklama

Prace nad pionowymi turbinami rozpoczęły się głównie z uwagi na fakt, że klasyczne wiatraki generują duże turbulencje wokół siebie. Jest to problematyczne, gdyż na farmie pracuje szereg ustawionych wokół siebie wiatraków, a turbulencje zmniejszają ich wydajność. Wiatraki o pionowo ustawionej osi pozbawione są tego problemu.

Obecnie wiatraki o pionowych osiach stosuje się jedynie w niewielkich instalacjach. Typowe konstrukcje tego rodzaju są 10 razy niższe niż klasyczne wiatraki i charakteryzują się mocą tysiąc razy mniejszą niż ich kuzyni o poziomej osi obrotu łopat. Niebawem jednak może się to zmienić dzięki pracy Anny Craig z Uniwersytetu Stanford, która modeluje zachowanie się pionowych wiatraków na farmach wiatrowych o różnej wielkości.

Jak wynika z jej badań, opublikowanych w Journal of Renewable and Sustainable Energy jakkolwiek wiatraki o pionowej osi w pojedynkę nie są w stanie mierzyć się – jeśli chodzi o moc – z wiatrakami o osi poziomej. Na poziomie całej farmy są w stanie wygenerować 10 razy więcej energii elektrycznej w przeliczeniu na powierzchnię farmy niż konstrukcje klasyczne.

Nie dość, że wiatraki te nie zakłócają nawzajem swojej pracy, to przy odpowiednim ich rozmieszczeniu, fakt że ustawione są blisko siebie wpływa dodatnio na ich wydajność – mówi Craig o wynikach swoich badań.

Jak mówi Craig, badacze są zgodni co do faktu, że wiatraki te wymagają jeszcze wiele prac, aby można było je realnie stosować w przemyśle energetycznym, ale wszyscy przyznają, że tego rodzaju konstrukcje mają ogromny potencjał. Dzięki pracy badaczy z Stanford możliwe było opracowanie systemu modelowania całych farm wiatrowych opartych o takie wiatraki, co przybliża nas o krok do realizacji dużych instalacji tego typu. Aktualnie większość symulacji takich farm jest dwuwymiarowa, a te z nich, które operują w 3D wykorzystują wiele uproszczeń – mówi Craig – Nasze podejście pozwoliło na uchwycenie wiatru wiejącego poziomo do gruntu, ale także pionowo, który jest krytyczny dla zobrazowania dynamiki energetycznej turbin o pionowej osi obrotu.

Badacz nie poprzestali jednakże na pracach teoretycznych. Udało im się przeprowadzić eksperyment w zmniejszonej skali. Zamiast powietrza wykorzystano wodę i badano działanie farmy składającej się z 300 jedno calowych turbin, umieszczonych na powierzchni około 3 metrów. Zmieniając ułożenie turbin udało się potwierdzić wyniki analiz numerycznych.

Przyszłe badania zespołu obejmować mają próby w większej skali – tak eksperymentalne jak i modele matematyczne. Wszyscy bardzo optymistycznie podchodzą do tego tematu.

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.