th.llcitycouncil.org
ไม่มีหมวดหมู่

กังหันลมที่ได้รับแรงบันดาลใจจากแมลงให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 35%

กังหันลมที่ได้รับแรงบันดาลใจจากแมลงให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 35%



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


กังหันลมแบบดั้งเดิมนั้นยอดเยี่ยมตราบเท่าที่ลมพัดด้วยความเร็วที่กำหนด ตอนนี้ด้วยแรงบันดาลใจจากแมลงและวิศวกรรมที่ชาญฉลาดนักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบใบกังหันแบบใหม่ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่ากังหันแบบเดิมถึง 35 เปอร์เซ็นต์ เทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่สามารถปฏิวัติเทคโนโลยีลมได้ทำให้สามารถใช้งานได้ในสถานที่ที่ความเร็วลมไม่เหมาะสม

[ที่มาของภาพ:André Karwath ผ่าน Wikimedia Creative Commons]

ใบพัดกังหัน

หลักการของกังหันลมคือทฤษฎีสัมพัทธภาพง่ายๆ การทำงานทั้งหมดเกือบจะตรงกันข้ามกับพัดลม แทนที่จะใช้ไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าใบพัดขนาดใหญ่จะควบคุมพลังงานของลมเพื่อเปลี่ยนกังหันที่ผลิตกระแสไฟฟ้า

ประสิทธิภาพของใบมีดขึ้นอยู่กับว่าสามารถดึงพลังงานจากลมได้มากเพียงใด อย่างไรก็ตามการทำให้ใบพัดหมุนเร็วที่สุดไม่ใช่วิธีที่มีประสิทธิภาพสูงสุด ใบมีดทำมุมในลักษณะที่จะเปลี่ยนพลังงานลมให้เป็นพลังงานกลได้เพียงพอ ในช่วงเวลาหนึ่งการใช้พลังงานจากลมมากเกินไปจะลดประสิทธิภาพของกังหัน (ประสิทธิภาพสูงสุดตามทฤษฎี) หากพลังงานถูกดึงออกไปมากขึ้นใบพัดจะเริ่มทำหน้าที่เป็นกำแพง หากใช้พลังงานทั้งหมดลมจะมีความเร็วเป็นศูนย์และจะออกจากระบบโดยมีพลังงานเป็นศูนย์

มุมของใบมีดออกแบบมาเพื่อให้ใบมีดหมุนด้วยความเร็วที่เหมาะสม อย่างไรก็ตามใบมีดสามารถรักษาความเร็วในช่วงลมบางช่วงเท่านั้น โดยปกติใบพัดได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เข้ากับความเร็วลมที่พบมากที่สุดในภูมิภาค น่าเสียดายที่หากลมพัดเร็วหรือช้าเกินไปอาจส่งผลกระทบต่อพลังงานของกังหันได้อย่างมาก

การสร้างกังหันลมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

การสร้างกังหันที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเป็นงานที่ยาก ปัจจุบันมีใบพัดกังหันสองสามตัวที่สามารถเปลี่ยนมุมโจมตีได้ เทคโนโลยีพิทช์ตัวแปรช่วยให้กังหันสามารถปรับเปลี่ยนมุมการโจมตีของใบพัดได้โดยอัตโนมัติเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุด แม้ว่าระบบจะช่วยให้กังหันลมสามารถทำงานได้ด้วยความเร็วลมที่หลากหลาย แต่ก็ยังคงถูก จำกัด ด้วยโครงสร้างที่มั่นคง

เพื่อให้ได้พลังงานสูงสุดลมจะต้องปะทะใบพัดที่ "มุมพิทช์" ที่แม่นยำเพื่อให้แรงบิดในปริมาณที่เหมาะสมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ใช้ปีกแมลงเพื่อขับเคลื่อนไปข้างหน้า

ปีกแมลงไม่ประสบปัญหาเช่นเดียวกับกังหันลม แทนที่จะเป็นโครงสร้างที่มั่นคงปีกแมลงจะมีปีกที่ยืดหยุ่นได้ซึ่งทำให้พวกมันสามารถสั่งภาระทางอากาศพลศาสตร์ไปในทิศทางของการบินและเพิ่มพลัง ความสามารถตามธรรมชาติของปีกในการโค้งต่อไปช่วยลดการลากและความเมื่อยล้า

ทีมนักวิจัยตัดสินใจที่จะทดสอบว่าใบมีดที่ยืดหยุ่นได้มีประสิทธิภาพมากเพียงใด การทดลองนี้เกี่ยวข้องกับระบบใบมีดสามระบบที่แยกจากกัน โครงสร้างแข็งกึ่งยืดหยุ่นและยืดหยุ่นมาก กังหันแต่ละตัวมีใบพัดสามตัว แต่ใบพัดที่ยืดหยุ่นทั้งสองตัวทำจากวัสดุที่ยืดหยุ่นได้เรียกว่าโพลิเอทิลีนเทเรฟทาเลตในขณะที่โรเตอร์แบบแข็งนั้นสร้างจากเรซินสังเคราะห์ที่แข็ง

ชุดของการทดสอบในอุโมงค์ลมระบุว่าใบมีดที่ยืดหยุ่นที่สุดผลิตพลังงานน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับแบบแข็ง อย่างไรก็ตามใบมีดกึ่งยืดหยุ่นที่ผลิตพลังเพิ่มขึ้น 35 เปอร์เซ็นต์ มากกว่าการออกแบบที่มั่นคง ใบมีดยังพิสูจน์แล้วว่าทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในสภาพลมที่กว้างขึ้น

อะไรทำให้ใบมีดแบบยืดหยุ่นดีขึ้นมาก?

เช่นเดียวกับกังหันทั่วไปยิ่งลมพัดเร็วใบพัดก็ยิ่งหมุนเร็วขึ้น อย่างไรก็ตามเนื่องจากโรเตอร์มีความยืดหยุ่นลมจึงทำให้ใบพัดโค้งงอ

ความเร็วลมที่แตกต่างกันทำให้สนามแตกต่างกันไป ความเร็วที่สูงขึ้นทำให้ใบมีดขว้างมากขึ้นและปล่อยให้ลมพัดผ่านได้มากขึ้น ด้วยความเร็วที่ต่ำกว่าใบมีดสามารถแผ่ออกเพื่อดึงพลังงานออกมาให้ได้มากที่สุด เป็นผลให้โรเตอร์มีประสิทธิภาพมากกว่าการออกแบบที่แข็งมาก

ความท้าทายที่จะเอาชนะ

ปัญหาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดอย่างหนึ่งของกังหันลมคือการสร้างโรเตอร์ที่สามารถจัดการกับความเครียดทางสิ่งแวดล้อมและเชิงกลได้ เพื่อเป็นทางเลือกที่ใช้งานได้ใบมีดจะต้องมีความทนทานมากกว่าหรือมากกว่าใบมีดคาร์บอนไฟเบอร์ในปัจจุบัน นอกจากนี้ใบมีดจะต้องมีน้ำหนักใกล้เคียงกันเพื่อลดความเค้นและติดตั้งในโครงสร้างปัจจุบันโดยไม่จำเป็นต้องเสริมแรง

เทคโนโลยียังคงมีวิธีมา อย่างไรก็ตามเป็นขั้นตอนในทิศทางที่ถูกต้องเพื่อไปสู่วิธีการผลิตพลังงานที่ยั่งยืน ขั้นตอนต่อไปคือการออกแบบการทดลองเต็มรูปแบบเพื่อตรวจสอบความเป็นไปได้ของกังหันลมที่ได้รับแรงบันดาลใจจากแมลง

ดูเพิ่มเติม: ซีเมนส์เสร็จสิ้นการทดลองใบมีดกังหันพิมพ์ 3 มิติครั้งแรกของโลก

เขียนโดย Maverick Baker


ดูวิดีโอ: กงหนลม สบนำบาดาล สวนบญม