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来自海鸥翅膀的绝妙灵感,小型风机发电量提升 15%

2024-11-02 205

就像先前科学家以座头鲸的胸鳍形状来设计大型风力发电机叶片,人们总是能从大自然界获得灵感,现在澳洲科学家则把海鸥当成叶片设计的谬思,研发出全新小型风力发电机,并成功将发电量提升 10% 到 15%。

经过数百万年的进化演变,鸟类已经能借着翅膀在空中恣意飞行与滑翔,科学家也能借鉴鸟类飞行原理,提升小型风机叶片的空气动力学(aerodynamics)。澳洲迪肯大学(Deakin University)研究员 Arun Joseph Thomas 表示,海鸥的翅膀曲率经过不断蜕变,已经能在最小范围内捕捉更多的风。

不同于现在又大又笨重、动辄 100 米高的风力发电机,随着技术更迭,现在风能也不再只有单一形式,像是先前美国空军善用微弱的风,以百叶窗为灵感开发新型轻便风机 Flutter Mallard;英国兰卡斯特大学也研发出有如排球,大小约 25 公分的小型风涡轮机 O-Wind。

这些风机不像现在的三叶式机组那么庞大与显眼,不仅成本低、容易携带,适合应用在各种地方。但要研发新型技术并非易事,迪肯大学机械工程博士 Jorg Schluter 指出,如果将大型风力机组的叶片等比例缩小,小型叶片的空气动力学特性往往不佳。

显然科学家还需要再另外设计新型的风机叶片,对此,迪肯大学团队开始从天空中寻找灵感,就如同 Schluter 博士所说,“大自然总是有许多无可挑剔的解决方案”,最后团队看好海鸥翅膀的特性,其中海鸥翅膀较长、较窄、较平,由于羽毛间没有空隙,能长期滑翔,曾经就有人录下海鸥滑行 45 分钟之久的影片,因此他们认为除了飞机机翼,风力发电机叶片也可以模仿鸟类的翅膀。

经过一系列的测试与电脑模拟,团队最终也研制出搭配海鸥翼型的风力发电叶片,之后也实际在墨尔本测试新型叶片与涡轮机性能,发现与传统叶片相比,新型设计成功将发电量提高 10% 到 15%。

目前团队已经取得相关专利,未来若设计成功商业化,或许能提高偏乡地区的再生能源普及。Schluter 博士认为,就跟传统的风车一样,人们可以将小型风力涡轮机设置在建筑物和小型场地上,除此之外,这种风机也可以跟太阳能相互配合,由于季节性的变化,通常冬季季风强烈、但缺乏日光,夏季则是少风多日照,采用风光互补系统将能稳定当地电力供应。

  • Seagull-inspired blades could give small-scale wind turbines a power boost
  • Deakin engineers look to Mother Nature for answers to power problems

(首图来源:pixabay)

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2019-06-26 10:17:00

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