Starke Ideen: Wind Turbine Blades Änderung Form

Morphing klingen aus der advanced composite-Materialien, die schnell ihre Form je nach Wind ändern können könnte dazu beitragen, zu modernen Windkraftanlagen führen, die besser und halten länger.

Windenergie wächst weltweit immer beliebter. Die Vereinigten Staaten sind derzeit der weltweit größte Erzeuger von Windenergie um insgesamt Megawatt und bis 2030, dem Department of Energy prognostiziert, dass weniger als ein Fünftel des Landes macht aus Wind kommen könnte. Auf einer per capita Grundlage anderer Nationen sind noch weiter vor den Vereinigten Staaten — Dänemark, bekommt zum Beispiel schon ein Fünftel seiner Macht aus dem Wind.

Wind Turbinen voraus helfen weiter, untersuchen Wissenschaftler morphing klingen, die schnell ihre aerodynamischen Profil am besten die Windverhältnissen angepasst ändern können.

"Die Idee entstand aus einer einfachen Beobachtung von Fischen in einem Aquarium", sagte Forscher Asfaw Beyene, Maschinenbau-Ingenieur an der San Diego State University. "Viele fliegen und Schwimmen Tiere haben bessere Wirkungsgrade als künstliche Geräte. Der Hauptunterschied zwischen natürlichen Bewegung und Bewegung von künstlichen Geräten fehlt an geometrischen Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Strömungsverhältnisse.

"Im fliegen und Schwimmen Kreaturen, die Geometrien Morph passen auf einen Flow-Zustand" hinzugefügt Beyene. "In vom Menschen geschaffenen Geräte bleibt in der Regel die Geometrie starren trotz sehr unterschiedlichen Strömungsverhältnissen." "

Beyene führt ein Team morphing Rotorblätter für Windkraftanlagen zu erkunden. Ein anderes Team arbeitet an der University of Bristol in England.

"Der Wind kann sehr hart auf klingen – Turbinen deaktivieren, wenn der Wind bekommt zuviel, oder die Blätter brechen Kampf gegen den Wind," erklärt Forscher Paul Weaver, ein Raumfahrt-Ingenieur an der University of Bristol.

"Morphing Klinge nutzt den Wind zu Geltung, anstatt sie zu bekämpfen, Anpassung seine Form um mehr Leistung zu erzielen," hinzugefügt Weaver. "Dies hat das Potenzial, unerwünschte Spannungen in den Blättern, ihre Effizienz zu steigern und helfen, um ihr Leben zu verlängern deutlich zu entlasten."

Moderne Rotorblätter bestehen in der Regel aus einer Kombination von Glas und Carbon-faserverstärkte Kunststoffe. Bei der Herstellung der Kunststoff-Harz erwärmt und kontrolliert abgekühlt, so dass es verbindet sich mit den Fasern und setzt auf um eine starre Struktur zu bilden.

Durch sorgfältige Kontrolle der Richtung und Spannung der Fasern, Hinweis die Forscher an der University of Bristol es ist auch möglich, einen Verbund zu erstellen, der zwischen zwei verschiedenen starren Formen fangen können. Zum Beispiel könnte wenn ein elektrisches Signal gegeben, die Klinge so anstelle von einem anderen, zeigt mehr oder weniger von der Oberfläche in den Wind biegen.

Weber stellte fest, dass sein Team eine funktionierende Demonstration ein morphing Helikopter Rotorblatt erreicht hatte. Er und seine Kollegen haben jetzt einen Vertrag mit Dänemark ansässigen Vestas Wind Systems, Verbundwerkstoffe für zukünftige Produkte zu entwickeln eingegeben.

Beyene sieht Morphin Rotorblätter aus Kunststoff ähnlich Urethan-Kautschuk, die flexibel biegen und verdrehen Form die optimalen Winkel zu erreichen, die so viel Energie von Wind zu wie möglich, abhängig von der Windstärke bekommen gemacht. Er erklärte, dass sie mit einer Anzahl von ungefähr 3 Fuß breit (Meter breiten) Rotoren aus einer Reihe von verschiedenen Materialien hergestellt Labortests durchgeführt haben.

"Die Ergebnisse sind sehr vielversprechend", sagte Beyene.