Demonstrator der Zweiblatt-Turbinentechnologie Universität von Colorado Boulder/ YouTube
Ein Forscherteam der University of Colorado CU Boulder hat sich von der Natur inspirieren lassen, um Windkraftanlagen zu bauen, die die starken Winde eines Hurrikans überstehen können, genau wie Palmen es zu jeder Jahreszeit tun, a Pressemitteilung der Universität heißt es.
Im Gegensatz zu Solarenergie, die jeden Tag eine bestimmte Ausfallzeit hat, können Windturbinen rund um die Uhr arbeiten, um kohlenstofffreien Strom zu erzeugen. Offshore-Windparks können genutzt werden, um Bedenken hinsichtlich Immobilienknappheit in Ländern zu überwinden und auch mehr Strom zu erschließenErzeugungspotenzial von schnelleren Winden, die über die Meere wehen. Zum Beispiel Länder auf beide Seiten der Nordsee errichten Offshore-Windparks, die von Jahr zu Jahr größer werden.
Windturbinen und Wirbelstürme
Während die Erzeugung erneuerbarer Energien vom Land wegzieht, steht die Infrastruktur vor anderen Herausforderungen. In den USA sind Offshore-Plattformen vor der Ostküste durch immer stärkere Hurrikane im Atlantischen Ozean gefährdet. Dazwischen werden bis zu sechs Hurrikane vorhergesagtAllein im Juni und November 2022 mit Windgeschwindigkeiten von 178 km/h oder mehr.
Für eine Welt, die Offshore-Windparks als verlässliche Energiequelle der Zukunft betrachtet, muss auch die Energieerzeugungsinfrastruktur in der Lage sein den extremen Herausforderungen standhalten . Lucy Pao und ihr Forschungsteam an der CU Boulder betrachteten Palmen, um zu lernen, wie man diese Hochgeschwindigkeitswinde überlebt.
Die Forscher fanden heraus, dass Downwind-Rotoren, bei denen die Rotoroberfläche vom Wind abgewandt ist, leichter und aus weniger Material gebaut sind, auch flexibel sein können und sich angesichts starker Winde einfach biegen können, anstatt zu brechen, genau wie Palmen.
SUMR-D, der Technologiedemonstrator
In Zusammenarbeit mit dem National Renewable Energy Laboratory NREL und anderen US-Universitäten entwickelten die Forscher die Segmented Ultralight Morphing Rotor SUMR-Rotor, eine zweiblättrige Turbine, um ihr Konzept zu testen. In den letzten vier Jahren haben die Forscher reale Daten für diese 53,38-Kilowatt-Turbine gesammelt und festgestellt, dass sie konstant und effizient arbeitet, heißt es in der Pressemitteilung.
Das Team hat einige Verbesserungen an der Turbinensteuerung vorgenommen, dem Teil, der bestimmt, wann Strom erzeugt und wann abgeschaltet werden muss. Hohe Geschwindigkeiten können die Stromerzeugungskapazität der Turbine überfordern und eine Systemüberlastung verursachen.
Windturbinen sind mit einer Software ausgestattet, die den Controller-Motoren mitteilt, was zu tun ist, um Strom mit maximaler Effizienz zu erzeugen. Durch umfangreiche experimentelle Tests fanden die Forscher heraus, dass die Spitzendrehzahlen des Generators unter der Schwelle des Controllers lagen, um die Turbine am Laufen zu halten. Dies könnte helfenEnergieerzeugungseffizienzen in der Zukunft verbessern.
Obwohl SUMR-D ein zweiblättriges Turbinendesign hat, können die Forschungsergebnisse auf Dreiblattturbinen auch, die heute auf dem Markt weit verbreitet sind. Die Forscher haben bereits mit der Modellierung von großen Windturbinen begonnen, die eines Tages 25 MW und sogar 50 MW Leistung erzeugen könnten.
Die nächste Stufe ist das experimentelle Testen und Überleben des Hurrikans.