Naukowcy cały czas pracują nad nowymi rozwiązaniami w technologii samych urządzeń, by były one coraz bardziej wydajne i coraz bardziej odporne na zmienne warunki meteorologiczne.

Teraz, czerpiąc inspirację z elastycznych skrzydeł owadów, naukowcy znaleźli sposób na zwiększenie wydajności turbin o 35%. Jeśli uda się je skomercjalizować, to mogą stać się realną alternatywą dla paliw kopalnych.

Zwiększenie sprawności turbiny wiatrowej nie jest po prostu kwestią uzyskania większej prędkości obrotowej wirników. Co więcej, wyższe prędkości obrotowe wirników to nie tylko większa podatność na katastrofalne w skutkach uszkodzenia, ale również mniejsza wydajność turbiny, bo łopatki turbiny zachowują się jak ściana dla wiatru.

Optymalna ilość produkowanej przez wiatrak energii elektrycznej jest generowana z pośrednich prędkości wirnika – twierdzi Vincent Cognet, fizyk z Uniwersytetu Paris-Sorbonne.

Co ważne, aby produkować jak najwięcej energii, istotną rolę odgrywa również kąt, pod jakim łopaty wirnika ustawiają się w stosunku do wiatru.

Łopaty inspirowane skrzydłami owadów nie mają tego problemu, ponieważ elastyczne skrzydła owadów są w stanie kierować obciążeniem aerodynamicznym podczas lotu. Ponieważ w naturalny sposób wyginają się one na wietrze, minimalizują opór, a tym samym unikają uszkodzeń.

Aby sprawdzić, czy taka elastyczność poprawiłaby efektywność turbin wiatrowych, Cognet i jego zespół zbudowali mały prototyp turbiny z trzema różnymi rodzajami łopat do wirników.

Jeden z nich był całkowicie sztywny, drugi nieco elastyczniejszy, a trzeci był bardzo elastyczny. Te elastyczne łopaty były zbudowane z giętkiego materiału, zwanego politereftalanem etylenu, podczas gdy wersja sztywna powstała ze sztywnej żywicy syntetycznej.

W testach w tunelu aerodynamicznym najbardziej elastyczne łopaty okazały się nieco zbyt wiotkie i nie udało im się wyprodukować tyle energii ile ich sztywni konkurenci. Ostrza pośrednie przewyższyły te najsztywniejsze o ok. 35%. Pracowały też w szerszym zakresie warunków wiatrowych.

Badania wykazały również, że dzięki temu, że łopaty wirnika były elastyczne, podczas pracy lekko odginały się odpowiednio do naporu wiatru i siły odśrodkowej, dzięki czemu kąt ich pochylenia  zmieniał się tylko nieznacznie.

Cognet twierdzi, że kolejnym wyzwaniem dla tej technologii jest jej skalowalność, czyli przełożeniem takich dobrych wyników na pełnowymiarowe turbiny. „Musimy znaleźć materiał, który jest elastyczny, ale nie za bardzo.” – dodaje Cognet. Trzymamy zatem kciuki, a o postępach w rozwoju tej technologii będziemy informować!

Opracowano na podstawie: Sciencemag.org

Redakcja GLOBEnergia