Je hebt ze vast wel eens gezien, misschien op lange roadtrips:windturbines met enorme, hypnotische rollende bladen, het benutten van de schone kracht van wind voor omzetting in elektrische energie. Wat u misschien niet weet, is dat voor de explosie van het aantal in gebruik zijnde windturbines, omdat we schonere energiebronnen omarmen, deze windparken zijn mogelijk niet zo productief als ze zouden kunnen zijn.

"We hebben turbines ontworpen om zelf te gebruiken, maar we gebruiken ze bijna nooit meer alleen, " zei Paolo Luzzatto-Fegiz, professor werktuigbouwkunde aan de UC Santa Barbara, wiens specialiteit ligt in vloeistofmechanica. historisch, hij zei, windturbines werden individueel of in kleine groepen ingezet, maar naarmate de wereld op weg is naar groenere energietechnologieën, ze worden nu gevonden in groepen van honderden of duizenden.

Het probleem met deze grote installaties is dat elke machine, die is ontworpen om zoveel mogelijk energie te halen uit tegenwind, kan niet "goed spelen" met de anderen, Luzzatto-Fegiz uitgelegd. Afhankelijk van de ligging van de turbines ten opzichte van elkaar en de heersende wind, degenen die niet direct in het pad van de wind staan, kunnen worden overgelaten om energie te halen uit een aanzienlijk uitgeputte luchtstroom.

"Deze turbines zijn nu heel goed in het halen van energie uit wind, maar ze vormen ook deze zeer grote windschaduwen, " zei Luzzatto-Fegiz, wie is de hoofdauteur van "Entrainment-modellen voor volledig ontwikkelde windparken:effecten van atmosferische stabiliteit en een ideale limiet voor de prestaties van windparken, " gepubliceerd in het tijdschrift American Physical Society Fysieke beoordeling Vloeistoffen . Vergelijkbaar met hoe structuren de lichtstroom van de ene naar de andere kant kunnen verzwakken, windenergie wordt ook verminderd als het van de voorkant van de turbine naar de achterkant stroomt. Het resultaat is dat niet alle turbines in een windpark hun potentieel waarmaken.

"Dus, je kunt zien dat het geen kwestie is van meer turbines op je stuk land zetten, omdat je op een gegeven moment deze afnemende meeropbrengsten bereikt, " zei hij. "Er is een punt waarop als je turbines blijft toevoegen, de hoeveelheid stroom die je krijgt minder wordt."

Echter, volgens Luzzatto-Fegiz en co-auteur Colm-cille P. Caulfield, een professor aan de Universiteit van Cambridge in het VK, er zijn manieren om dit probleem van afnemende windopbrengsten te omzeilen. En, ze zeiden, deze verbeteringen kunnen leiden tot verbeteringen van de grootteorde van de energieproductie van windparken.

Het belangrijkste doel, volgens de onderzoekers is om alle turbines toegang te geven tot een luchtstroom met hoge snelheid, waaruit ze meer energie kunnen halen. Omdat de wind boven het park veel sneller is dan tussen de turbines, het mengen van de luchtstroom in het kielzog van de turbines met de lucht erboven zou de sleutel kunnen zijn om meer waar voor uw windturbinebok te krijgen.

"Als je op de een of andere manier een gadget zou kunnen uitvinden dat voor elk van deze turbines ervoor zorgt dat deze zog zich heel snel vermengen, u kunt mogelijk deze enorme verbeteringen hebben, ' zei Luzzatto-Fegiz.

Nog een andere mogelijke oplossing is een relatief nieuwe versie van de windturbine, waarbij de bladen om een ​​verticale as draaien, zoals eierkloppers, in tegenstelling tot de traditionele horizontale as.

"Deze presteren op zichzelf niet zo goed, maar het is veelbetekenend dat ze in wezen een veel sterkere vermenging in hun kielzog kunnen veroorzaken, " hij zei, "en mensen hebben laten zien dat als je ze in een arrangement plaatst waarin ze in tegengestelde richting van elkaar draaien, ze een heel mooie mix kunnen veroorzaken."

De door de onderzoekers ontwikkelde modellen kunnen leiden tot beter presterende windparken, die in sommige gevallen misschien niet zoveel turbines nodig hebben als eerder werd gedacht, waardoor potentiële kosten worden verlaagd. De modellen kunnen ook leiden tot oplossingen op maat die betrekking hebben op het specifieke terrein van de boerderij, en lokale weerpatronen.

"We zijn erg enthousiast dat we dat allemaal heel nauwkeurig kunnen modelleren, ' zei Luzzatto-Fegiz.