Ветрозащитные полосы, как ни странно, могут помочь ветропаркам увеличить выработку электроэнергии.

Моделирование показывает, что низкие стены перед турбинами могут повысить производительность на 10 процентов.

Ряд ветряных мельниц на Тайване
-/- ЧЭН ФЭН ЧИАН / ISTOCK / GETTY IMAGES PLUS

Ветрозащитные полосы могут помочь ветровым электростанциям вырабатывать больше энергии. Компьютерное моделирование предполагает, что низкие стены перед турбинами, подобные этим на Тайване, могут ускорить порывы ветра на высоте турбины.

Ветрозащитные полосы могут показаться нелогичной идеей повышения производительности ветряной турбины. Но физики сообщают, что низкие стены, блокирующие ветер, на самом деле могут помочь ветряным электростанциям производить больше энергии.

Ученые уже знали, что мощность одной ветряной турбины можно улучшить с помощью ветрозащиты. В то время как ветрозащитные полосы замедляют скорость ветра у земли, над высотой ветрозащитной полосы, скорость ветра фактически увеличивается, поскольку воздух устремляется через вершину. Но для больших ветряных электростанций есть недостаток. След от ветрозащиты замедляет поток воздуха по мере его прохождения через ряды турбин. Это может означать, что ветрозащитные полосы станут помехой для ветряных электростанций с большим количеством турбин.

Но, соблюдая баланс между этими конкурирующими эффектами, ветрозащитные полосы, расположенные перед каждой турбиной, могут увеличить выходную мощность, как показывают новые компьютерные модели. Все сводится к размерам ветрозащитных полос. Согласно модели ветряной электростанции с шестью рядами турбин, лучше всего сидеть на корточках с широкими преградами. Физики сообщают 30 июля в Physical Review Fluids, что для оптимизации производительности ветрозащитные полосы должны составлять десятую часть высоты турбины и как минимум в пять раз превышать ширину лопастей . Исследователи обнаружили, что такое расположение может увеличить общую мощность примерно на 10 процентов . Это эквивалентно добавлению дополнительной турбины в среднем на каждые 10 ветряных электростанций.

При моделировании ветер всегда приходил с одного направления, что позволяет предположить, что этот метод может быть полезен в местах, где ветер имеет тенденцию дуть в одну сторону, например в прибрежных районах. В будущих исследованиях можно будет изучить, как этот метод может применяться в местах с переменным направлением ветра.

Анимация следов от ветрозащитных полос в моделировании ветряной электростанции

При компьютерном моделировании ветряной электростанции с 24 турбинами ученые обнаружили, что ветрозащитные полосы (красный цвет) улучшают общую выходную мощность. Следы от ветрозащитных полос отображаются темно-синим цветом, а следы турбин - голубым.

ЦИТАТЫ

Л. Лю и RJAM Стивенс. Повышение производительности ветроэлектростанции за счет использования ветрозащитных полос . Physical Review Fluids . Vol. 6, 30 июля 2021 г., стр. 074611. doi: 10.1103 / PhysRevFluids.6.074611.