Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Turbiny wiatrowe mogą być 10-krotnie bardziej wydajne

Recommended Posts

Naukowcy z California Institute of Technology (Caltech) twierdzą, że wydajność turbin wiatrowych można bardzo łatwo zwiększyć co najmniej 10-krotnie. Wystarczy... odpowiednio dobrać umiejscowienie turbiny. Specjaliści doszli do takich wniosków po przeprowadzeniu badań na eksperymentalnej 1-hektarowej farmie wiatrowej w pobliżu Los Angeles.

Badania prowadził zespół kierowany przez profesora Johna Dabiri, specjalisty ds. aeronautyki i bioinżynierii.

Na wspomnianej farmie stoją 24 wiatraki o wysokości 10 metrów. Wykorzystują one turbiny typu VAWT (vertical-axis wind turbines) o rozpiętości 1,2 metra każda. To turbiny o pionowej osi obrotu. Znane są od lat, jednak ich zastosowanie ograniczały możliwości technologiczne i materiałowe. Mają one jednak potencjalnie wyższą sprawność energetyczną od powszechnie stosowanych turbin o osi poziomej HAWT. Mają też prostszą konstrukcję, pracują przy wietrze wiejącym z różnych kierunków i o różnej sile. Pracują ponadto ciszej i są bezpieczniejsze.

Profesor Dabiri zauważa, że obecnie buduje się farmy wiatrowe, które wykorzystują turbiny HAWT. Muszą one stać w dużej odległości od siebie, nie tylko dlatego, by skrzydła nie zahaczały o siebie. Ruch wirnika zakłóca bowiem przepływ powietrza, przez co sąsiednia zbyt blisko umiejscowiona turbina, byłaby mniej efektywna. Ograniczenia te powodują, że na farmie korzystającej HAWT zdecydowana większość energii wiatru jest marnowana. Próbuje się temu zaradzić budując wysokie turbiny, które wykorzystują wiatr o wyższej energii. To z kolei oznacza wyższe koszty, większe problemy inżynieryjne i większy wpływ na środowisko.

Z wyliczeń Dabiriego wynika jednak, że wiatry wiejące na wysokości 10 metrów są na tyle silne, teoretycznie zapewniłyby całej ludzkości wielokrotnie więcej energii, niż jest zużywane. To pokazuje, jak ważne jest wyłapanie jak największej ilości energii wiatru pojawiającego się na obszarze farmy.

Dabiri uważa, że to tego celu najlepiej nadają się turbiny VAWT, gdyż można je umieszczać bardzo blisko siebie, przechwytując niemal całą energię wiatru z danej wysokości. Uczony, po obserwacji... ryb poruszających się w ławicy wysnuł wniosek, że VAWT można umieścić jeszcze bliżej siebie niż zwykle, jeśli sąsiadujące turbiny będą obracały się w przeciwnych kierunkach.

Latem ubiegłego roku Dabiri wraz ze swoim zespołem postanowili sprawdzić prędkość obrotową i wydajność 6 turbin ustawianych w różnych konfiguracjach. Jedna turbina znajdowała się w ustalonej pozycji, a 5 pozostałych przemieszczano. Testy wykazały, że ustawienie turbin w odległości 4 średnic wirnika od siebie, czyli około 5 metrów, całkowicie eliminowało aerodynamiczne interferencje pomiędzy nimi. W przypadku turbin HAWT odległość ta wynosi 20 średnic.

VAWT okazały się też znacznie bardziej wydajne. Można było z nich uzyskać 21-47 watów na każdy metr kwadratowy terenu. Z HAWT podobnej wielkości pozyskuje się 2-3 watów.

Obecnie Dabiri z zespołem prowadzą podobne eksperymenty z użyciem 18 turbin VAWT. Ich celem jest udoskonalenie komercyjnych turbin i sposobu ich instalacji tak, by farmy wiatrowe stały się co najmniej 10-krotnie bardziej wydajne od obecnie stosowanych rozwiązań.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zastanawiam się, czemu tak wiele mówi się o wiatrakach, a mało o turbinach wodnych. Te drugie nie psują krajobrazu, a wzburzone morze oferuje spory potencjał energii.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Problem z elektrowniami wodnymi jest taki, że wymagają one dodatkowej infrastruktury spiętrzającej wodę (zapora wodna), a wiatrak postawisz sobie teoretycznie na każdym polu. Natomiast elektrownie morskie (maremotoryczne) wykorzystujące fale pływowe lub prądy morskie, to jeszcze coś innego. Sporemu potencjałowi energii na przeszkodzie stają problemy techniczne związane ze zmęczeniem materiału.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Warto też dodać, że nie znamy jeszcze możliwego wpływu elektrowni morskich na środowisko.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Oczywiście wszystko wpływa na środowisko, np. zatopiony statek może być ostoją dla wielu organizmów morskich, ale tego nie zaliczyłbym do wpływów negatywnych. Wydaje  mi się że poza ograniczeniami w żegludze, elektrownia z fal morskich nie będzie miała innych negatywnych następstw dla środowiska. O elektrowniach przegradzających prądy morskie nie wypowiadam się bo na razie wydaje się to być technologiczną mrzonką.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Entuzjaści turbin wiatrowych zapominają zazwyczaj o jednym, ważnym fakcie. Otóż, ponieważ wiatr jest bardzo kapryśnym źródłem energii (wieje czasem za silnie, a czasem wcale), więc żeby skutecznie tą energią dysponować, trzeba albo ją magazynować, np. z wykorzystaniem elektrowni pompowych, albo pogodzić się z tym, że farmy wiatrowe będą tylko niewielką częścią całego systemu energetycznego, w którym muszą się znaleźć również inne elektrownie, takie, którw można w razie potrzeby szybko uruchomić i równie szybko zatrzymać.To daję pod uwagę zwłaszcza tym technicznym naiwniakom, którym marzy się budowa odpowiedniej (i to ogromnej) ilości farm wiatrowych, zamiast elektrowni atomowej.

Share this post


Link to post
Share on other sites

...To daję pod uwagę zwłaszcza tym technicznym naiwniakom, którym marzy się budowa odpowiedniej (i to ogromnej) ilości farm wiatrowych, zamiast elektrowni atomowej.

Kurka, no aż się zalogowałem, od nie wiem jakiego czasu, żeby odpowiedzieć na ten "tekst".

 

Primo: pod uwagę technicznym "wymiataczom" daję fakt, że energia geotermii jest osiągalna przez całą dobę 365 dni w roku. Elektrownie słoneczne buduje się nawet w Kanadzie (o tym, że słońce jest/będzie dostępne non stop było nawet na kopalni - elektrownia orbitalna - no, ale to przyszłość). Ciekawe, że Niemcy rezygnują z atomu (mają 17 elektrowni) na rzecz energii odnawialnej... ale to przecież naiwniaki, nie wiedzą co czynią... My MUSIMY wybudować sobie 2, zbawią nas.

 

Secundo: pod uwagę ekonomicznym naiwniakom daję pod uwagę, że:

1) trzeba mieć technologie albo za nią zapłacić (tyle ile zażąda sprzedawca)

2) trzeba mieć paliwo albo za nie zapłacić  (tyle ile zażąda sprzedawca, żeby nie skończyło się jak z gazem z Rosji)

3) trzeba mieć wykształconych pracowników albo zapłacić za ich wykształcenie

4) trzeba mieć miejsce do przechowywania odpadów

5) jak się nie ma na to kasy to trzeba ją pożyczyć (100mld, po stawkach dziwnie mniejszych jak na zachodzie, a autostrady czy stadiony to u nas są najdroższe...)

6) jak się pożycza dużo kasy na długi okres to się oddaje jakieś 2x tyle (kto ma hipotekę ten wie)

7) zanim spłacimy tę pożyczkę to trzeba będzie elektrownie zamknąć... i za to zapłacić! (ponoć więcej jak za budowę)

8) szacowane pokrycie zapotrzebowania na energię w PL w 2021 to zaledwie od kilku do kilkunastu %

9) i ostatnie: budować elektrownie atomową w kraju, w którym nie potrafią zrobić autostrady, bezcenne.

 

pozdrawiam technicznych debeściaków

:)

 

radar

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest simian raticus

Smarowanie w wodzie i nierdzwene łożyska . . .

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ciekawe, że Niemcy rezygnują z atomu (mają 17 elektrowni) na rzecz energii odnawialnej... ale to przecież naiwniaki, nie wiedzą co czynią...

To akurat żaden argument. Socjalista rozporządza nie swoimi pieniędzmi, więc rachunek ekonomiczny i rozsądek ma głęboko w poważaniu, gdy plebs rzuca swoje wymagania :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

To akurat żaden argument. Socjalista rozporządza nie swoimi pieniędzmi, więc rachunek ekonomiczny i rozsądek ma głęboko w poważaniu, gdy plebs rzuca swoje wymagania :)

Pytanie co to znaczy "gdy plebs rzuca swoje wymagania" ? Masz na myśli to, że takie "wymagania" mają dopiero po katastrofie w Japonii? Jeśli tak to "niestety", ale plany zamknięcia mieli już przed katastrofą... ale co mi tam, znaj "pańskie serce: :P nawet jeśli to nie jest argument to co powiesz na pozostałe?

Ile elektrowni geotermalnych (24/7) można wybudować za 100 mld?

Ile słonecznych?

(nie jestem entuzjastą wiatrowych po przeczytaniu ciekawego art. w WiZ o tym, że jednak odbierając energię wiatru przyczyniamy się do zwiększenia średniej temp. o 2st. C na obszarze tej elektrowni co źle wpływa na środowisko wokół. O hałasie, "pejzażu", zabijaniu ptaków/nietoperzy i niestałości wiatrów nie wspomnę.)

I ile wcześniej można by zaspokoić nasze potrzeby energetyczne w PL zanim podobno (patrz autostrady A4, A2 itd.) w 2021 powstanie u nas pierwsza siłownia atomowa?

No sorry, Francja jak ma 58 siłowni to może sobie wybudować jeszcze parę... nam ta jedna/dwie nie jest do niczego potrzebna. Musimy gonić Europę zachodnią w rozwoju, ale czy koniecznie musimy iść dokładnie tą samą drogą i popełniać te same błędy?

 

pozdr

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ale ale :) Ja nie napisałem nic na temat słuszności korzystania z energii jądrowej (i tym razem ominę ten temat szerokim łukiem). Napisałem jedynie, że w żadnym wypadku nie wolno zakładać, że określone rozwiązania są prawidłowe, kiedy wprowadzają je urzędnicy państwowi :P

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ale ale :) Ja nie napisałem nic na temat słuszności korzystania z energii jądrowej (i tym razem ominę ten temat szerokim łukiem). Napisałem jedynie, że w żadnym wypadku nie wolno zakładać, że określone rozwiązania są prawidłowe, kiedy wprowadzają je urzędnicy państwowi :P

Masz rację... nie mniej jeśli miałbym wybrać pomiędzy zaufaniem do naszych "urzędników", a zagranicznych (obojętnie, wschód czy zachód) to chyba wybrał bym zagranicznych. Przy czym lepiej by było powiedzieć polityków, bo urzędnicy często działają tak jak im każe beznadziejne polskie prawo, a nie ze złośliwości.

 

Co do atomu, tj. tylko taka moja mała irytacja wywołana ostatnią "kampanią" jak to my jesteśmy niby "skazani na atom" i związanego z tym posta Amur49... tyle.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Opadające krople deszczu trą o powietrze, przez co energia kinetyczna zarówno kropli jak i powietrza zamieniana jest w energię cieplną i zostaje rozproszona. Grupa matematyków policzyła ilość rozpraszanej w ten sposób energii i ze zdumieniem odkryła, że opady deszczu mogą być bardzo istotnym składnikiem ogólnego bilansu energetycznego atmosfery.
      Matematycy Olivier Pauluis z New York University oraz Juliana Dias z Narodowej Administracji Oceanów i Atmosfery (NOAA) wykorzystali dane uzyskane przez program Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM). Z ich obliczeń wynika, że pomiędzy 30. stopniem szerokości północnej a 30. stopniem szerokości południowej, rozproszenie energii wskutek tarcia kropli deszczu o powietrze średnio 1,8 wata na metr kwadratowy. Spadające krople wody i kryształki lodu stanowią minimalną część masy atmosfery, jednak, jak się okazuje, prowadzą do rozproszenia olbrzymich ilości energii.
      Specjaliści przewidują, że w miarę jak klimat będzie się ocieplał, opady staną się bardziej intensywne. Co więcej krople będą miały dłuższą drogę do przebycia, gdyż para wodna będzie kondensowała na większych wysokościach. Pauluis uważa, że na każdy stopień wzrostu temperatury ilość rozpraszanej energii wzrośnie o kilka procent. Wyliczenia te są zgodne z wcześniejszymi modelami klimatycznymi. Spodziewamy się, że wraz ze wzrostem temperatury wielkoskalowe cyrkulacje powietrza w tropikach, takie jak komórka Hadleya czy komórka Walkera osłabną - mówią uczeni. Można zatem spodziewać się osłabnięcia pasatów, które są częścią obu komórek.
      Nie osłabną za to huragany. Są one bowiem zależne nie od energii zgromadzonej w atmosferze a od temperatury powierzchni oceanów. Eksperci zapowiadają wzrost siły tych wiatrów.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jak klimat wpływa na sposób myślenia ludzi? W jakich warunkach najlepiej pracowało się Schubertowi i Wagnerowi? Wg naukowców ze znanych brytyjskich uczelni można się tego dowiedzieć, analizując przedstawienia pogody w klasycznej muzyce orkiestrowej od XVII w. po współczesność.
      Dr Karen Aplin z Uniwersytetu Oksfordzkiego jest fizykiem, a dr Paul Williams z Uniwersytetu w Reading zajmuje się meteorologią. Poza tym oboje pasjonują się muzyką, a Aplin gra nawet w orkiestrze i przekonuje, że zjawiska meteorologiczne można przedstawiać dźwiękiem równie sugestywnie jak pociągnięciami pędzla na płótnie. Para akademików przeprowadziła pilotażowe studium w wolnym czasie. Raport z ich prac ukaże się w piśmie Weather.
      Odkryliśmy, że środowisko [silnie] wpływa na to, jaką pogodę kompozytorzy decydują się przedstawiać. Wpasowując się w narodowy stereotyp, brytyjscy kompozytorzy nieproporcjonalnie często obrazują zmienną pogodę i burzowe wybrzeże – opowiada dr Williams.
      Przodownikami pogodowej muzyki są Brytyjczycy, za nimi plasują się Francuzi i Niemcy. Generalnie najczęściej w kompozycjach pojawia się motyw burzy, być może dlatego, że muzycy traktują ją jak alegorię zawirowań emocjonalnych (jak w Interludiach Czterech Mórz z opery Peter Grimes Benjamina Brittena). Na drugim miejscu pod względem częstości przedstawiania znajduje się wiatr. Miewa on różne natężenie: od poruszającej drzewami łagodnej bryzy (np. na początku trzeciej części Symfonii fantastycznej Berlioza; nosi ona tytuł Wśród pól) po antarktyczny huragan w Symfonii antarktycznej Ralpha Vaughana Williamsa.
      Aplin i Willimas sporządzili wykres, na którym rozrysowali moment opracowania instrumentów do uzyskiwania określonych dźwięków (np. tonitruonu, czyli arkusza blachy do naśladowania odgłosu grzmotów, albo maszyny wiatrowej). Sporządzili też wykres przedstawiający wpływ pogody na różnych kompozytorów.
      Straussa inspirowały blask słońca i alpejskie krajobrazy. Berlioz, Schubert i Wagner także byli zależni od pięknej pogody (wysokiego ciśnienia). Wtedy powstawały ich najlepsze dzieła. Wagner wspominał ponoć o wywołanej nieciekawą aurą bezczynności: Ta pogoda jest okropna. Moje prace trzeba było odłożyć na 2 dni, bo mózg uparcie odmawia swoich usług.
      Akademicy chwalą się, że ich analiza kulturowych reakcji na pogodę przed zmianą klimatu stanowi świetną bazę do przyszłych porównań.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Profesor Ian Young, rektor Australia National University stanął na czele zespołu, który przeprowadził najbardziej kompleksowe badania dotyczące prędkości wiatrów wiejących nad oceanem oraz wysokości powstających fal. Innymi członkami grupy badawczej byli profesor Alex Babanin i doktor Stefan Zieger ze Swinburne University.
      Szczegółowe analizy danych satelitarnych wykazały, że zarówno największe prędkości wiatrów jak i wysokość najwyższych fal dramatycznie wzrosły w ciągu ostatnich 23 lat. U południowych wybrzeży Australii średnia wysokość 1% najwyższych fal zwiększyła się w tym czasie z 5 do 6 metrów - mówi Young.
      Największe przyrosty widać wśród najgwałtowniejszych zjawisk, ale rośnie też siła zjawisk lokujących się w środku skali - dodaje.
      Australijczycy obliczyli, że w skali globalnej prędkość najszybszych wiatrów wzrosła o 10 procent, a wysokość najwyższych fal zwiększyła się o 7% w rejonach równikowych i o 14% w innych regionach.
      Uzyskane przez nas wyniki mają znaczenie zarówno dla nadmorskich budowli jak i dla żeglugi. Mogą mieć też głęboki wpływ na transfery energii pomiędzy oceanami a atmosferą, a jej przepływ to jedna z wielkich niewiadomych zmian klimatycznych - dodaje Young.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Komputerowy model opracowany przez amerykańskie Narodowe Centrum Badań Atmosferycznych (NCAR) oraz University of Colorado w Boulder dowodzi, że Morze Czerwone mogło rzeczywiście rozstąpić się przed prowadzonymi przez Mojżesza Żydami. Silny wschodni wiatr mógł wepchnąć wody morskie z jednej strony do laguny, a z drugiej do koryta płynącej tam niegdyś rzeki. W ten sposób mógł powstać lądowy pomost.
      W swojej symulacji uczeni posłużyli się rekonstrukcjami wyglądu i głębokości delty Nilu. Nasza symulacja dość dobrze odpowiada opisom z Księgi Wyjścia. Rozstąpienie się wód można wyjaśnić dynamiką płynów. Wiatr, w zgodzie z prawami fizyki, przesuwa wodę, tworząc lądowy pomost pomiędzy dwiema masami wody. Gdy przestaje wiać, wody się łączą - mówi Carl Drews z NCAR.
      Symulacja biblijnych wydarzeń to część większego projektu prowadzonego przez Drewsa. Uczony bada wpływ wiatru na głębokość wód, co z kolei pozwoli mu stwierdzić jak tajfuny znad Pacyfiku powodują pojawianie się burz.
      Naukowcy od dłuższego czasu próbowali sprawdzić, czy rozstąpienie się wód Morza Czerwonego mogło być spowodowane naturalnymi procesami. Pojawiały się spekulacje o wystąpieniu tsunami, jednak przebieg takiego zjawiska nie odpowiadałby biblijnemu opisowi, a pojawienie się lądowego pomostu nie byłoby związane z wiatrem.
      Drews przestudiował starożytne mapy Delty Nilu i znalazł miejsce, które mogłoby posłużyć do przekroczenia Morza. Następnie szczegółowo przeanalizował dane archeologiczne, pomiary satelitarne oraz współczesne mapy, by ocenić przepływ i głębokość wody sprzed 3000 lat. Uzyskane dane wykorzystał w komputerowy modelu zakładającym, że Żydom pomógł całonocny wiatr. Z wyliczeń wynika, że wiatr wiejący przez 12 godzin z prędkością 101 km/h otworzyłby na 4 godziny w głębokich na około 3 metry wodach przejście o długości około 3-4 kilometrów i szerokości około 6 km.
      Przeprowadzono kilkanaście symulacji, które ujawniły, że lądowe pomosty mogłyby powstać jeszcze w dwóch sąsiednich miejscach. Jednak ukształtowanie terenu powodowało, że woda byłaby w nich zepchnięta w jedną stronę, a zatem nie mielibyśmy znanego z biblijnego opisu "tunelu" pomiędzy ścianami z wody.
       
      http://www.youtube.com/watch?v=XZqIZqDh1ns
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Aby ułatwić sobie coroczne podróże pomiędzy Wielką Brytanią i wybrzeżem Morza Śródziemnego, owady wykorzystują naturalne prądy powietrza poruszającego się na znacznych wysokościach nad Europą - uważają brytyjscy naukowcy. Ponieważ wiele gatunków biorących udział w tych niezwykłych eskapadach to szkodniki, autorzy studium liczą, że poznanie ich zwyczajów pozwoli na ograniczenie ich wpływu na uprawy.
      Badaniami nad trasą przelotu insektów zajęli się naukowcy z kilku angielskich placówek, prowadzeni przez z dr. Jasona Chapmana z instytutu Rothamsted Research w Harpenden. Dzięki wykorzystaniu specjalnego radaru dostosowanego do badań nad owadami oraz oprogramowania do tworzenia modeli zachowań mas powietrza atmosferycznego uczeni opracowali niezwykle szczegółową mapę corocznej migracji owadów zamieszkujących przez większość roku na wyspach brytyjskich i odlatujących na zimowiska nad Morzem Śródziemnym.
      Dzięki analizie zebranych informacji okazało się, że podczas migracji motyle i ćmy wykorzystują silne wiatry, wiejące z prędkością nawet do 100 km/h, by dotrzeć szybciej do swojego celu. Jak szacują naukowcy, zwierzęta zachowują się w tych strugach dość pasywnie, korygując jedynie tor lotu z wykorzystaniem zmysłu magnetycznego. 
      Migrujące motyle i ćmy wytworzyły w toku ewolucji niesamowitą zdolność do wykorzystywania korzystnych wiatrów. Dzięki lataniu na wysokościach, gdzie prądy powietrza są najszybsze, migrujące ćmy mogą przemieszczać się pomiędzy letnimi i zimowymi stanowiskami w zaledwie kilka nocy, nie ukrywa zdumienia dr Chapman.
      Ponieważ wiele z gatunków analizowanych przez badaczy to szkodniki, autorzy studium liczą, że zdobyta przez nich wiedza znajdzie zastosowanie w rolnictwie. Niewykluczone bowiem, że terminy ataków nieproszonych gości będzie można przewidzieć z wyprzedzeniem dzięki... prognozie pogody.
×
×
  • Create New...