Ученые из Канады вдохновились строением крыльев андского кондора, чтобы создать специальные законцовки (винглеты) для лопастей ветряных турбин. Исследования показали, что применение таких винглетов способно увеличить выработку электроэнергии ветроустановками на 10%.
Уникальные крылья
Андский кондор - самая крупная летающая птица в мире, размах ее крыльев достигает 3,7 метра. Несмотря на внушительный вес до 16 кг, кондор способен парить на большие расстояния, не совершая взмахов крыльями. Этой поразительной способностью кондор обязан уникальной форме своих крыльев.
Теперь ученые придумали, как скопировать аэродинамические свойства этих уникальных крыльев для улучшения ветряков.
Снижение сопротивления воздуха
Ветряные турбины используют энергию ветра для производства электричества. Повышение эффективности их работы крайне важно для развития экологически чистой энергетики. Одним из факторов, снижающих КПД ветроустановок, является индуцированное сопротивление, возникающее из-за подъемной силы. При вращении лопасти на ее верхней поверхности создается область низкого давления, а на нижней - высокого. Разница в давлении приводит к образованию завихрений на концах лопастей, которые отклоняют воздушный поток вниз. Это явление и называется индуцированным сопротивлением.
Для снижения индуцированного сопротивления в самолетах применяются законцовки крыла - винглеты.
В ветроэнергетике их использование только начинает внедряться. Исследования уже показали рост выработки электроэнергии при использовании винглетов, однако часто подобный эффект достигался за счет удлинения лопастей, что не позволяло однозначно определить влияние самих винглетов.
Канадские ученые решили устранить этот пробел, сотрудничая с компанией Biome Renewables, которая разрабатывает экологичные энергетические решения, вдохновленные природой. Специалисты Biome создали винглет длиной 5,35 метра, спроектированный для дооснащения уже существующих ветровых турбин.
С помощью компьютерного моделирования ученые оценили влияние винглета Biome на выработку электроэнергии ветроустановки. Результаты показали, что благодаря винглету увеличивается разница давления между верхней и нижней поверхностью лопасти по всей длине, что, в свою очередь, повышает крутящий момент и мощность турбины. Средний прирост выработки электроэнергии составил 10%, при этом ученые исключили влияние увеличения площади лопасти на результат.
Полученные данные подтверждают перспективность бионического дизайна винглетов для повышения эффективности ветроэнергетики.
Исследование опубликовано в журнале Energy.
