Profesor Fakulteta inženjerskih i primenjenih nauka Univerziteta Virdžinije Erik Lot, koji je predvodio multiinstitucionalni tim u dizajniranju jedne od najvećih svetskih vetroturbina, mentor je sledećoj generaciji studenata koji istražuju dizajn vetroturbina sledeće generacije.
Lothov diplomirani istraživač asistent, doktorant Michael Jeong, bio je vodeći autor ranije ove godine u radu objavljenom u časopisu Primenjena energija koji je otkrio obećavajuće nove dizajne rotora koji bi mogli značajno poboljšati snagu i performanse vjetroturbina na moru. Istraživanje uzima u obzir složenu dinamiku strukture fluida koja postaje kritična na ovim ekstremnim skalama.
Kako raste potreba za većim i efikasnijim turbinama, ovo istraživanje nudi kritičan uvid u maksimiziranje proizvodnje energije uz minimiziranje težine rotora i povezanih troškova.
Istraživači UVA su se udružili sa Nacionalnom laboratorijom za obnovljivu energiju i profesorima inženjeringa na Vašingtonskom državnom univerzitetu i Univerzitetu Ilinois u Urbana-Champaign.
„Naše istraživanje se fokusira na projektovanje isplativih rotora vetroturbina neviđenih veličina, namenjenih za rad na moru gde su vetrovi jači“, rekao je Jeong.
„Modeli poput segmentiranog ultralakog morfing rotora od 25 MV (SUMR) koje je zamislio profesor Loth su među najvećim dizajnima koji će biti objavljeni i obećavaju visoko hvatanje energije uz optimizaciju troškova. Sa turbinama na vetar koje stalno rastu u veličini, postalo je od suštinskog značaja da se poboljšaju strategije dizajna i razmotriti strukturne izazove za turbine na ovom nivou.“
Tim je koristio multidisciplinarni računarski pristup da generiše veličinu i oblik lopatica vetroturbina za tri različita inovativna rotora, a svi imaju za cilj aerodinamično maksimiziranje proizvodnje energije.
„Dizajnirali smo rotore sa malim, srednjim i velikim širinama lopatica u odnosu na dužinu lopatica i koristili smo kodove za simulaciju vetroturbina da predvidimo koji od tri rotora radi najbolje na vetru koji je tipičan za uslove na moru,“ rekao je Jeong.
Podešavanjem „konus“ rotora, koji predstavlja i ugao izvan standardne ravni rotacije, nagib rotora od vertikalne ravni i geometrije dizajna lopatice, postignuto je visoko efikasno hvatanje energije maksimiziranjem površine rotora, uz minimiziranje njen trošak.
Istraživači su se takođe fokusirali na „distribuciju koeficijenta podizanja“ rotora, termin koji opisuje koliko dobro oblik poprečnog preseka lopatica hvata vetar duž njegovog raspona. Optimizacijom ovih koeficijenata, zajedno sa uglovima lopatica, tim je stvorio specijalizovani okvir za projektovanje izuzetno velikih lopatica koje su aerodinamički i strukturno održive.
Njihove simulacije su pokazale da je jedan od dizajna – sa umereno izbalansiranom širinom sečiva – imao najbolje rezultate u celini, generišući najveću snagu uz održavanje manje težine i cene.
„Uticaj Majklovog rada prevazilazi samo jedan dizajn turbine“, dodao je Lot. „To postavlja osnovu za buduće inovacije u tehnologiji energije vetra.
Loth je Rolls-Roice Commonvealth profesor i direktor Laboratorije za istraživanje i inovacije UVA tečnosti. On je stručnjak za energiju vetra koji se obratio američkom Kongresu o svom zajedničkom projektu SUMR.
Takođe je održao predavanja po pozivu na Univerzitetu Kembridž, Univerzitetu Pensilvanije, Univerzitetu Prinston, Univerzitetu Oksford, Univerzitetu Harvard i Tehnološkom institutu Masačusetsa.
Jeong, koji je diplomirao u decembru, rekao je da je imao sreće što je imao Lotha za svog mentora.
