Разработан ротор для увеличения мощности компактной ветряной турбины на 83%

Мини-ветряные турбины для домашнего использования могут стать дополнением или альтернативой фотоэлектрическим установкам. Однако их выход энергии часто низок. Институт Фраунгофера нашел способ повысить его.

Легкий ротор. Фото: Институт ФраунгофераДля этой цели были разработаны новые лопасти ротора. Они представляют собой облегченную конструкцию, состоящую из двух оболочек. Внешняя часть изготовлена из волокнистого композитного материала, а внутренняя — полая. Как правило, пустоты в таких изделиях заполнены пенопластовым сердечником. Новая конструкция позволяет снизить вес до 35%.

Форма была адаптирована по сравнению с роторами обычных малых ветряных турбин для достижения улучшенных аэродинамических характеристик. Это означает, что ротор начинает вращаться при скорости ветра всего 2,7 метра в секунду, что по шкале Бофорта классифицируется как «лёгкий бриз» – вторая по слабости сила ветра.

Для испытания лопастей ротора они были установлены на небольшой ветряной турбине. Это миниатюрные ветряные турбины для домашнего использования, например, те, которые можно установить в саду или на крыше. С новыми лопастями ротора ветряная турбина могла развивать скорость до 450 оборотов в минуту.

Ветряная турбина с новым ротором во время испытаний. Фото: Институт ФраунгофераПри выходной мощности 2500 Вт при скорости ветра 10 метров в секунду мощность на 83% выше, чем у аналогичных ветряных турбин с обычными лопастями. Эффективность, то есть количество энергии ветра, преобразуемой в электрическую энергию, составила 53%, что близко к физическому максимуму в 59%.

Ещё одним преимуществом новых лопастей ротора является их ламинированная конструкция. При сильном ветре они упруго изгибаются и, таким образом, вращаются против ветра. Это автоматически замедляет ветряную турбину и защищает её от перегрузки. Устраняется необходимость в сложном тормозном механизме и необходимой технологии управления, делая такие лёгкие мини-ветряные турбины более экономичными.

Группа BBF, совместно с которой был разработан ротор, установит пять прототипов малой ветряной турбины в разных местах. Цель — определить, как высота и ориентация мини-ветряных турбин влияют на производительность. Эти данные будут использованы для дальнейшей оптимизации роторов.