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https://mp.weixin.qq.com/s/wVywwUE9Xp-S_yRmZk5NnA 知名学术期刊 Science 曾报道，受昆虫翅膀启发的风力发电机效率提高了 35%，柔性叶片在更广泛的风况下效果更好。 昆虫翅膀的启发 风力发电机生产了地球上4% 的能源，但只有在风吹得恰到好处时，它们才能正常工作。现在，通过从昆虫灵活的翅膀中汲取灵感，科学家们找到了一种使风力机叶片的发电效率提高 35% 的方法。如果商业化，这一进步可能会使这项绿色技术在未来几年成为化石燃料的更可行的替代品。 提高风力机的效率不仅仅是让转子尽可能快地旋转的问题。加利福尼亚州圣地亚哥州立大学（San Diego State University）的工程学教授Asfaw Beyene说，风力机除了更容易发生灾难性故障外，在高速下的效率也会降低，因为它们变得更像一堵墙而不是转子，阻止风流过快速旋转的叶片。 最佳功率来自中间旋转速率，为了使它们最有效地发电，风必须以恰到好处的“俯仰角”撞击它们的叶片，以向发电机施加恰到好处的扭矩。 小风力机风洞测试 昆虫翅膀没有这个问题。因为它们很灵活，所以蜜蜂和蜻蜓的翅膀能够将空气动力载荷引导到它们的飞行方向，从而增加动力。而且由于它们在风中自然弯曲，因此它们可以最大限度地减少阻力以避免损坏。为了了解这种灵活性是否会提高风力机的效率，Cognet 和他的团队构建了具有三种不同转子样式的小型风力机原型。一个是完全刚性的，一个有点灵活，还有一个非常灵活。这三个风力机分别有一个转子，但柔性风力机是由一种叫做聚对苯二甲酸乙二醇酯的柔韧材料制成的，而刚性风力机是由坚硬的合成树脂制成的。 在风洞测试中，最灵活的叶片被证明有点太松弛，并且它们无法产生与较硬的叶片一样多的动力。但该团队今天在报告说，中等柔韧性的叶片的性能优于刚性叶片，可产生高达 35% 的功率，并使叶片能够在更广泛的风力条件下高效运行。 测试还表明，改进来自俯仰角的变化：当叶片分别由于风压和离心效应而来回弯曲时，俯仰角略有变化。较高的俯仰角（更 “开放”）在较低的风速下表现得更有效，而较低的俯仰角 （更 “封闭”） 在高速下表现得更好。事实上，更快的风会导致更高的转速，这会使转子向前弯曲并略微缩小俯仰角，从而有助于产生更大的功率。 Cognet 表示，下一个挑战是将技术扩展到全尺寸风力机中。“我们必须找到材料，它很灵活，但又不能太灵活。”Beyene 说，工程方面需要时间，但他自己对变形叶片的实验表明，新研究中展示的功率增加 35% 是一个完全合理的预期，将对完全可再生的未来产生巨大贡献。他的团队已经在积极规划使用相同原理运行的大型机。“流体力学和物理学绝对有意义，”他说。“我们没有理由不能制造能够适应风况的变形叶片。” 蜻蜓翅片风力机 碎片大厦建筑师Renzo Piano与意大利的 Enel Green Power 合作，设计了一种新的超轻型风力发电机，与传统风力发电机相比，它对景观的视觉影响更小。 卡塔尔的碎片大厦落成后，当地人抱怨 Piano设计的高耸入云的 1,016 英尺摩天大楼完全占据了它所在的伦敦桥区。但这并不表明这位世界知名的热那亚建筑师不能或不愿意以更适中的占地面积进行设计。Piano 与领先的绿色能源供应商 Enel 合作，设计了 Dragonfly 隐形风力机，这是一种只有两个叶片的紧凑型风力机，比具有三个叶片的传统风力机更适合广泛安装。 塔架有 66 英尺高，风轮直径为 52 英尺，由于采用轻质碳和聚碳酸酯材料制造，因此能够收集最轻的风。同时，重要的是叶片在高速风中不会过度受载。 该风力机目前正在意大利比萨省的 Molinetto 测试场进行测试，该试验场是 ENEL 研究中心的所在地，一旦可行性研究完成，可能会批量生产，以便在意大利各地广泛分发。中东和北非的风能发电厂具有巨大的风能潜力，尤其是在地中海沿岸，但传统的风力机体积庞大且成本高昂，以至于极少数清洁能源爱好者不太可能大规模使用它们。 但是，小风力机在不使用时几乎“看不见”，因为两个叶片（镶嵌有透明有机玻璃板）与塔架垂直对齐，在住宅和小型商业应用中具有更大的潜力。在最近的新闻稿中，Enel Green Power 描述了他们委托 Piano 设计 蜻蜓隐形风力发电机的动机。 Piano说，“这种全新的微型风力机叶片是 Enel Green Power 创新战略的一部分，旨在提高所有可再生技术的性能，使它们更容易获得，并且不易出现与间歇性相关的问题。” 参考文献 [1]https://www./content/article/wind-turbines-inspired-insect-wings-are-35-more-efficient [2]https://www./2013/10/the-shard-architect-designs-ultra-lightweight-dragonfly-wind-turbine/ [3] Cognet V, Courrech du Pont S, Dobrev I, Massouh F,Thiria B. 2017 Bioinspired turbine blades offer new |
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来自： jc_ipec > 《清洁能源链.生产》
