Исследователи смоделировали гидродинамику многороторных ветряных турбин и их взаимодействие в ветряных электростанциях. Исследование демонстрирует явное преимущество для модели турбины с четырьмя роторами.

Исследователи из Орхусского и Даремского университета в Великобритании смоделировали гидродинамику многороторных ветряных турбин с помощью численного моделирования с высоким разрешением, и оказалось, что ветряные турбины с четырьмя роторами на одном фундаменте имеют ряд преимуществ.

Ветряная турбина генерирует энергию от ветра, но когда поток ветра проходит через лопатки турбины, создается область с более низкими скоростями ветра и более высокой турбулентностью, называемая следом ветряной турбины. Следующая ветряная турбина подвержена этой турбулентности что приводит к нескольким последствиям. Во-первых, она производит меньше энергии, а во-вторых, увеличивается структурная нагрузка.

«В ходе исследования мы обнаружили, что турбулентность и токи в турбинах восстанавливаются намного быстрее при работе турбин с несколькими роторами. Это означает, что при использовании турбины с несколькими роторами следующая турбина будет производить больше энергии и подвергаться меньшей нагрузке, из-за уменьшения турбулентности », — говорит Махди Абкар, доцент кафедры инженерии Орхусского университета.

Ветровая турбина с несколькими роторами создает меньшую турбулентность, и ветер быстрее «восстанавливается», что означает более высокую выходную мощность. И это важные данные в то время, как ветряные турбины становятся все больше, а значит, и все дороже.

«Вы всегда можете увеличить выходную мощность за счет увеличения диаметра лопастей ротора, но при строительстве этих массивных конструкций диаметром более 150 метров возникают серьезные структурные проблемы. Требования к материалам возрастают, транспортировка конструкций становится громоздкой и дорогой, и обслуживание ветровых турбин становится более дорогостоящим», — говорит Махди Абкар.

Турбина с четырьмя роторами стоит на 15% меньше, чем у турбины с одним ротором, хотя лопасти покрывают одну и ту же площадь. В то же время конструкция с четырьмя роторами намного легче и поэтому легче транспортируется. И если один из роторов перестанет работать, остальная часть турбины все равно будет производить энергию, в отличие от обычных ветряных турбин. Многороторные турбины на самом деле производят немного больше энергии, чем однороторные турбины.