传统的螺旋桨风力涡轮机现在已经很熟悉了,将来可以用包含更紧凑,更高效的立式风力涡轮机的风电场来代替。
牛津布鲁克斯大学的新研究发现,在大型风力发电场中,立式涡轮机的设计效率远远高于传统涡轮机,当成对安装时,立式涡轮机可将彼此的性能提高多达15%。

由Iakovos Tzanakis教授领导的牛津布鲁克斯工程,计算与数学学院(ECM)的研究团队使用超过11,500小时的计算机模拟进行了深入研究,结果表明,通过取代传统风电场,风电场可以更有效地发挥作用螺旋桨型水平轴风力发电机(HAWT),用于紧凑型垂直轴风力发电机(VAWT)中国机械网okmao.com。
立式涡轮机比传统风车涡轮机效率更高
这项研究首次在现实规模上证明了大型VAWT可能胜过当前的HAWT风电场涡轮机。
VAWT绕垂直于地面的轴旋转,并且表现出与众所周知的螺旋桨设计(HAWT)相反的行为。
研究发现,当以网格形式排列时,VAWT可以提高彼此的性能。定位风力涡轮机以最大程度地提高输出功率对风电场的设计至关重要。
Tzanakis教授评论道:“这项研究表明,风电场的未来应该是垂直的。垂直轴风电场的涡轮机可以设计得更近,从而提高效率并最终降低电价。
从长远来看,VAWT可以帮助加快我们能源系统的绿色转型,使更多的清洁和可持续能源来自可再生能源。”
预计到2030年,英国的风能发电能力将增加近一倍,这些发现为设计更高效的风电场,了解大规模风能收集技术以及最终改善可再生能源技术以更快地替代化石燃料作为能源提供了基础。
符合成本效益的方式来实现风力发电目标
根据《 2021年全球风能报告》,在未来十年中,全世界需要更快地安装三倍的风能,以实现净零目标并避免气候变化的最严重影响。
该报告的主要作者和工程学士学位的研究生Joachim Toftegaard Hansen评论说:“现代风电场是产生绿色能源的最有效方法之一,但是,它有一个主要缺陷:当风接近涡轮机的前排时,湍流湍流将不利于后续行的性能。
“换句话说,前排将把风动能的一半转化为电能,而后排则降低到25-30%。每台涡轮机的成本超过200万英镑/兆瓦。工程师,我自然想到必须有一种更具成本效益的方法。”
该研究是首次全面分析风力涡轮机性能的许多方面,包括阵列角度,旋转方向,涡轮机间距和转子数量。这也是第一个研究对于一系列串联的三台VAWT涡轮机性能提升是否成立的研究。
Mahak博士是该论文的合著者和ECM高级讲师,他评论道:“不可低估使用计算方法来理解流动物理学的重要性。与庞大的实验相比,这些类型的设计和增强研究仅占成本的一小部分在最初的设计阶段,这一点尤为重要,对于试图实现最大设计效率和最大功率输出的行业来说,这是极为有用的。”