首页 > 教育 > > 正文
2019-11-06 11:09:04

垂直轴风力涡轮机可以为城市和郊区提供更便宜的电力

根据美国能源部的预测,到2030年,风能可以在美国提供20%的电力。这促使犹他大学机械工程系的研究人员调查其性能和经济效益。城市和郊区的垂直轴风力涡轮机(VAWT)。

VAWT是一种风力涡轮机设计,其中发电机垂直定向在塔中,而不是水平地坐在顶部。虽然有许多VAWT设计,但本研究中使用的设计称为直叶片Darrieus型或H型转子涡轮机。

据研究人员称,小型VAWT具有在高湍流条件下有效运行的能力,这使它们成为城市和郊区环境中理想的能量收集设备。在本周的AIP出版社“可再生和可持续能源期刊”的一篇文章中,作者提出的结果表明,设计最佳的VAWT系统可以在城市和郊区与基于化石燃料的发电厂进行财务竞争,甚至可以带头开发零净能源建筑或城市。

为了建立他们的结果,该团队将实际的,时间分辨的风速数据输入到数值模拟中,该数值模拟确定了涡轮机在一年的运行中捕获的总能量。他们的风力数据是在2009年由安装在交通站顶部的3-D声波风速计产生的,地面约9米或30英尺,位于俄克拉荷马州俄克拉荷马市周围九个不同的城市和郊区。

研究人员模拟了13种不同的风力涡轮机配置,重点关注四个特定的设计参数:高度 - 直径纵横比(H / D),叶片翼型形状,涡轮机坚固性和涡轮转动惯量。用于确定最佳设计配置的主要性能指标是涡轮机在一年中捕获的能量相对于同一时期湍流风中可用能量的百分比。

在13种设计配置中,最佳的涡轮机设计具有最低的惯性矩。然而有趣的是,研究人员证实,即使将惯性矩作为设计参数消除,这种配置仍然是最理想的。

他们还在其中一个测试地点分析了各种涡轮机设计的平衡能源成本(LCOE),并找到了经济可行选项所需的叶片特性值。该场地的最佳设计配置产生的电费比全国平均电力单价低10%。

“这不是我们研究的结束,我认为我们有更多的研究涡轮机设计配置及其运行条件,这将增加涡轮机捕获的能量。[...]令人兴奋, “该项目的主要研究人员之一Lam Nguyen说。Nguyen目前正在与一位前顾问一起拓展他的研究。

根据他们的结论,VAWT的最佳设计配置可以降低电力成本,团队知道工作尚未完成。