Инженеры прилагают все усилия, чтобы максимально использовать возможности ветряных турбин, размещая лопасти на вершинах высоких башен на гребнях холмов или далеко от берега в океане. Новое исследование выявило новые возможности для производства возобновляемой энергии, демонстрируя, как турбины, расположенные за холмами, могут производить большее количество энергии, чем те, что находятся на открытом пространстве.
Исследование проводилось в Университете Твенте в Нидерландах и имело целью выяснить, как в некоторых обстоятельствах ветряные турбины могут получить выгоду от размещения за холмами. Ученые сделали это с помощью техники аэродинамического моделирования, называемой моделированием больших вихрей, которая позволила им смоделировать влияние трехмерного холма на работу турбин по ветру.
Моделирование было основано на турбине высотой 90 метров с 63-метровыми лопастями, размещенной на 756 метрах за холмом высотой 90 метров. Как ни странно, команда обнаружила, что при некоторых условиях именно эта компоновка увеличивала выработку энергии турбиной примерно на 24 %.
«Скорость ветра за холмом ниже, что создает зону низкого давления», — объясняет автор исследования доктор Ричард Стивенс. «Эта зона низкого давления засасывает воздух сверху, где ветер намного сильнее, чем близкий к нему. Это означает, что ветряная турбина не должна быть выше, чтобы использовать преимущества сильного ветра на больших высотах».
Этот эффект сочетается с другим, связанным с изменением направления ветра, когда он дует над холмом, что увеличивает интенсивность сил, движущихся по турбине.
«Кроме того, ветер над холмом дует в другом направлении, чем ветер у земли, — говорит Стивенс. — Это заставляет медленно движущийся воздух отклоняться от ветряной турбины, чтобы извлечь выгоду из сильного течения».
Хотя исследование показывает, что некоторые турбины, размещенные за холмами в определенных условиях, могут производить большее количество энергии, есть и другие факторы, которые следует учитывать. Моделирование показывает, что это усиление ветра приводит к увеличению турбулентности, что приведет к большему износу турбин. Ученые продолжают исследовать, перевешивают ли преимущества тип ущерба, который могут понести турбины, и можно ли воспроизвести этот рост производительности в более широких реальных условиях.
«В этой конкретной ситуации, когда есть только один холм, производство энергии выше, но реальная местность намного сложнее», — говорит Стивенс.
Читайте по теме. Захватывающее видео о том, как перевозят, устанавливают и запускают ветрогенератор
