Zbudowali nowy rodzaj wiatraków. Wydajność turbin zwiększyli o 200 proc. 

Turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu (VAWT) to stosunkowo nowa technologia, która zyskuje na popularności. Ich zalety to m.in. cicha praca, łatwość montażu i mniejsza ingerencja w krajobraz. Naukowcy pracowali dwa nowe profile łopat dla turbin wiatrowych o pionowej osi obrotu (VAWT), które drastycznie zwiększają wydajność i żywotność konstrukcji.

Nowe turbiny z pionowym ułożeniem osi osiągają 200 proc. więcej mocy i 77 proc. mniej drgań. Oznacza to, że przy tej samej sile wiatru turbina z nowymi łopatami może wyprodukować dwa razy więcej prądu. Łopaty opracowali naukowcy ze szwajcarskiej Ecole Polytechnique Federale de Lozanna, pod przewodnictwem Sebastiena Le Fouest. Ich praca została opublikowana w serwisie Nature.

Le Fouest wyjaśnia, że ​​chociaż zainstalowana moc energii wiatrowej w Europie rośnie o 19 gigawatów rocznie, liczba ta musi być bliższa 30 GW, aby spełnić cele ONZ dotyczące emisji dwutlenku węgla na 2050 r.

Więcej o wiatrakach przyszłości przeczytasz na Spider`s Web:

Ze względu na mniejszą prędkość obrotową wiatraki VAWT wytwarzają mniej hałasu niż tradycyjne wiatraki i osiągają większą gęstość energii wiatrowej, co oznacza, że ​​potrzebują mniej miejsca dla tej samej mocy. Ich łopaty są też bardziej przyjazne dla dzikich zwierząt. Ponieważ obracają się na boki, a nie tną od góry, ptakom łatwiej jest ich unikać.

Pomimo swoich zalet VAWT mają poważną wadę: działają dobrze tylko przy umiarkowanym, ciągłym przepływie powietrza. Pionowa oś obrotu powoduje, że łopaty stale zmieniają orientację względem wiatru. Silny podmuch zwiększa kąt pomiędzy strumieniem powietrza a łopatą, tworząc wir zwany dynamicznym przeciągnięciem. Wiry te powodują przejściowe obciążenia strukturalne, których łopaty nie są w stanie wytrzymać.

Aby temu zaradzić, badacze uruchomili na komputerze algorytm genetyczny, który przeprowadził ponad 3500 iteracji eksperymentalnych. Podobnie jak w procesie ewolucyjnym, algorytm wybrał najbardziej wydajne i niezawodne profile i ponownie połączył ich cechy, aby wygenerować nowe i ulepszone "potomstwo".

W informatyce algorytm genetyczny jest metodą inspirowaną procesem doboru naturalnego. Algorytmy genetyczne są powszechnie używane do generowania wysokiej jakości rozwiązań problemów optymalizacji, opierając się na operatorach inspirowanych biologią, takich jak mutacja, krzyżowanie i selekcja. Podejście to pozwoliło naukowcom opracować dwa profile, które przyczyniają się do znacznej poprawy wydajności i wytrzymałości turbin.