Větrná energie je připravena projít revolučními změnami díky pokročilému matematickému řešení z minulého století.
Tento pokrok způsobí revoluci v konstrukci větrných turbín, zvýší účinnost a sníží náklady. Průlomový výzkum pochází od Divyi Tyagi, absolventky inženýrství na Penn State University, která využila základní koncepty britského aerodynamika Hermanna Glauerta.
Nové řešení se zabývá hlavní slabinou větrných turbín
Hermann Glauert po vypracování svých matematických modelů na počátku 20. století zavedl systém měření převodních poměrů větrných turbín na elektrickou energii z větrné energie. Jeho model nezahrnoval všechny odpovědné silové a momentové účinky na rotory a jejich deformaci od tlaku větru.
Teoretický odhad výkonu byl sice možný, ale konstrukční napětí a provozní realitu, kterou turbíny zažívají, nebylo možné prostřednictvím těchto opomenutých faktorů určit. Inženýři používali tento neúplný model jako základ po celá desetiletí, přičemž vycházeli z konceptů, které nedokázaly správně reprezentovat skutečný provoz turbín. Dnešní technologické možnosti nám umožňují vyplnit prázdné mezery ve znalostech o provozu větrných elektráren a zároveň přinášejí revoluci v účinnosti větrné energie.
Značný potenciál pro zvýšení výroby energie
Divya Tyagi se během svého vysokoškolského studia věnovala vylepšení Glauertova problému, který existoval již v minulém století. Použitím variačního kalkulu, který optimalizuje omezené problémy, Tyagi získala další informace pro Glauertovu teorii. Její metoda stanovila optimální funkčnost větrných turbín tím, že určila optimální aerodynamické proudění pro maximální výrobu energie.
Model zahrnuje kritické prvky, které výzkum dosud nezkoumal, jako jsou celkové koeficienty síly a momentu, které působí na rotor s analýzou ohybu lopatek turbíny vystavených tlaku větru. Publikace Wind Energy Science představuje Tyagiho kompletní aerodynamický výzkum mechaniky větrných turbín. Nový pokročilý model zlepšuje přesnost předpovědi výroby výkonu a pomáhá inženýrům navrhovat turbíny se zvýšenou odolností vůči životnímu prostředí, což vede k delší provozní životnosti a nižším nákladům na údržbu.
Stačí málo
Tyagiho výzkum má rozsáhlý praktický přínos. Díky lepší viditelnosti sil na lopatkách mohou inženýři navrhovat dokonalejší turbíny, které lépe odolávají poruchám. Když energetický výkon turbíny získá 1% zvýšení koeficientu výkonu, umožní to efektivní výrobu elektřiny, která by mohla sloužit celým obytným komunitám.
Díky znalosti lopatkových sil a ohybových momentů mohou inženýři vytvářet výrobky představující větší intenzitu pevnosti a menší hmotnost. Náklady na projekty větrné energie se snižují díky snížení nákladů na materiál a nižším nákladům na dopravu, které přinášejí optimalizační techniky. Snížení cen větrné energie činí tyto zdroje dostupnějšími a žádanějšími pro všeobecné použití.
Vylepšený matematický model dává odvětví větrné energie základní předpoklady pro okamžitý růst. Výrobci mají jistotu, že mohou inovovat, protože jejich výrobky těží z osvědčených matematických modelů přesně reprezentujících provozní prostředí. Tento objev výrazně zvýšil výkonnost stávajících větrných turbín, což vede k budoucímu rozvoji technologie větrné energie.
Rostoucí větrná energetika se připravuje na vývoj
Obnovitelné inovace, jako jsou tyto, hrají zásadní roli ve světovém úsilí o objevení udržitelných zdrojů energie. Tyagi svou prací prokázala, že revize základní teorie a její zdokonalení vedou k podstatnému technologickému pokroku, který udržuje větrnou energii v klíčovém postavení v celosvětových energetických plánech.
Oblast větrné energie dosáhla významného milníku, když Divya Tyagi modernizovala matematické řešení, které bylo vyvinuto v minulém století. Svým výzkumem zachovala odkaz Hermanna Glauerta a nasměrovala větrnou energii k efektivním a udržitelným výsledkům.
Vědci dosáhli tohoto průlomu, který umožňuje vyvinout konstrukce turbín schopné provozu v pobřežních větrných parcích, protože musí odolávat silnějším a nepředvídatelným větrům. Inženýři využívají zdokonalené matematické modely k tomu, aby s jistotou navrhli vývoj větších a výkonnějších turbín, které zlepší sběr větrné energie. Tento průlom podpoří celosvětový přechod na obnovitelné zdroje energie, protože se díky němu rozvíjejí odolnější a ekologičtější obnovitelné zdroje energie.