Die Windkraftanlagen Sie sind eine der wichtigsten erneuerbaren Energiequellen der Welt und produzieren rund 4 % des weltweiten Stroms. Forschungen von Wissenschaftlern der Sorbonne in Paris haben jedoch eine innovative Lösung gefunden, die den Wirkungsgrad dieser Turbinen um bis zu 35 % steigern könnte, inspiriert von der Flexibilität der Insektenflügel.
Laut einer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie ForschungAktuelle Windkraftanlagen sind nicht so effizient, wie sie sein könnten. Es wird allgemein angenommen, dass das Drehen der Rotoren bei höheren Drehzahlen mehr Energie erzeugen würde, aber das ist nicht der Fall. Tatsächlich wirken die Rotorblätter bei hohen Geschwindigkeiten eher als Barriere denn als Werkzeug, um den Wind zu nutzen. Der Schlüssel zur Effizienz liegt darin, optimale Rotationsraten zu finden, wie der Physiker Vicent Coghet von der Universität Paris-Sorbonne erklärt.
Die Herausforderung, die Windenergie zu optimieren
Um die Energieproduktion zu maximieren, muss der Wind im richtigen Winkel auf die Rotorblätter der Windkraftanlage treffen.Neigungswinkel». Dadurch wird sichergestellt, dass genau das Drehmoment auf den Generator übertragen wird. Aufgrund der Steifigkeit herkömmlicher Materialien können sich Windkraftanlagen jedoch nicht immer an wechselnde Windbedingungen anpassen.
Im Gegenteil: Da Insektenflügel flexibel sind, erreichen sie eine bessere aerodynamische Kontrolle. Diese Wesen profitieren von der Fähigkeit, auf Luftströmungen zu reagieren und sich auf natürliche Weise zu beugen, um den Widerstand zu minimieren und Schäden zu vermeiden.
Nachbildung von Insektenflügeln in Windkraftanlagen
Um diese Flexibilität auf Windkraftanlagen anzuwenden, bauten Cognet und sein Team kleine Prototypen von Windkraftanlagen mit drei verschiedenen Rotorblatttypen: starr, mäßig flexibel y sehr flexibel. Die flexiblen Klingen wurden mit hergestellt Polyethylenterephthalat, während die starren mit a hergestellt wurden Kunstharz. Tests im Windkanal zeigten aufschlussreiche Ergebnisse.
Die zu flexiblen Rotorblätter waren nicht effektiv, da sie zu schlaff wurden, um genügend Strom zu erzeugen. Die mäßig flexiblen Blätter übertrafen jedoch die starren, indem sie die erzeugte Leistung um bis zu 35 % steigerten. Darüber hinaus könnten sich diese Turbinen an einen größeren Bereich von Windgeschwindigkeiten anpassen.
Ein Großteil der Verbesserung war auf automatische Änderungen des Neigungswinkels zurückzuführen. Da der Wind die Rotorblätter nach vorne drückte oder der Zentrifugaleffekt sie nach hinten trieb, veränderten sich auch die Anstellwinkel. Die Tests zeigten, dass die Winkel mehr «offen» waren bei niedrigen Geschwindigkeiten effektiver, während mehr «Geschlossen» sie hatten höhere Geschwindigkeiten.
Skalierbarkeit und Zukunft der Technologie
Die nächste Herausforderung besteht darin, diese Innovationen zu skalieren, um sie auf Turbinen in Industriegröße anzuwenden. Obwohl die Entwicklung dieser Technologie einige Zeit in Anspruch nehmen wird, glauben Experten wie Asfaw Beyene von der University of San Diego, dass eine Effizienzsteigerung von 35 % durchaus möglich ist.
Die Windkraftanlage V164: die stärkste der Welt
Ein weiterer wichtiger Fortschritt in der Windenergie kommt von dem dänischen Unternehmen MHI Vestas Offshore-Wind, der die vorgestellt hat stärkste Windkraftanlage der Welt. Diese Windkraftanlage mit dem Namen V164 hat alle Produktionsrekorde gebrochen, indem sie in 216.000 Stunden 24 kWh erzeugte und beweist, dass die Energieleistung unter Meeresbedingungen erheblich gesteigert werden kann.
Der V164 hat eine Höhe von 220 Metern und wiegt 38 Tonnen, mit 80 Meter langen Rotorblättern, die eine Kehrfläche von 21.124 Quadratmetern bieten. Diese Eigenschaften ermöglichen es der Turbine, die Offshore-Windgeschwindigkeiten, die im Allgemeinen zwischen 12 und 25 m/s liegen, besser zu nutzen.
Dieses neue Modell wurde entwickelt, um den extremen Bedingungen standzuhalten Nordsee, was ihm eine Nutzungsdauer von 25 Jahren und die Möglichkeit gibt, am Ende seines Zyklus recycelt zu werden. Dadurch wird die Turbine nicht nur umweltfreundlicher, sondern durch geringere Installations- und Wartungskosten auch wirtschaftlicher.
Die Zukunft der Windenergie
La ökologisches Bewusstsein und Angst vor den Folgen Klimawandel Sie fördern den Ausbau erneuerbarer Energiequellen wie der Windkraft. Neue Technologien, etwa die von Insektenflügeln inspirierten, könnten die Effizienz von Windkraftanlagen deutlich verbessern, während innovative Designs wie die V164 zeigen, dass es möglich ist, Nachhaltigkeit im großen Maßstab aufrechtzuerhalten.
In den kommenden Jahren werden wir wahrscheinlich weitere Verbesserungen im Design und in der Effizienz von Windkraftanlagen erleben, was noch mehr saubere Energie ermöglicht und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert. Letztendlich weist die Kombination aus Bionik und fortschrittlicher Technik den Weg in eine grünere und nachhaltigere Zukunft.