реклама
Вертикальные ветряные турбины — это разновидность обычного ветрогенератора. Турбины волнообразно вращаются вокруг вертикальной оси вместо привычной горизонтальной оси. Они бывают разной формы: одни напоминают венчики, другие имеют форму спирали.
То, как именно спроектирована форма лопастей, определяет количество электроэнергии, которую станции затем генерируют. Швейцарские исследователи использовали алгоритм искусственного интеллекта, чтобы удвоить мощность таких ветряных турбин.
Самая большая проблема с вертикальными лопастями — это явление, называемое динамическим срывом. Сильные порывы ветра создают вихри, которые, в свою очередь, создают слишком большую нагрузку на лопасти и приводят к их поломке. Сильный ветер создает не много электричества, а скорее большой ущерб. Поэтому современные вертикальные турбины необходимо отключать при слишком высоких скоростях ветра.
реклама
Однако есть преимущества, которые стоит отметить. Поскольку лопасти вращаются медленнее, то производят меньше шума, чем горизонтальные ветряные турбины. Они имеют более высокую плотность энергии, поскольку требуют меньше места, чем классические ветряные турбины. Из-за оси вращения они также считаются менее опасными для птиц.
Несмотря на проблемы, швейцарские исследователи считают, что у вертикальных ветряных турбин большое будущее. С помощью датчиков и искусственного интеллекта они хотят решить проблемы и улучшить производительность вертикальных турбин.
Видимо, им это удалось. В опубликованном исследовании на сайте nature.com они сообщают об успехах. Ученые использовали искусственный интеллект для определения оптимального строения лопастей несущего винта. Они разработали 2 профиля и смогли повысить эффективность на 200%. Таким образом, им также удалось снизить вредные для конструкций вибрации на 77%. Профили не только увеличивают выработку электроэнергии, но и повышают устойчивость.
При разработке профилей (типов строения) использовались датчики для измерения силы воздуха, действующей на лопасти. Они провели дальнейшие измерения с разными углами поворота лопастей и скоростью ветра. Используя эти профили, алгоритм искусственного интеллекта смоделировал более 3500 дополнительных профилей. ИИ всегда выбирал лучшие профили производства энергии и надежности, а затем комбинировал их.
Исследователи в итоге смогли определить два лучших профиля. Правильный угол лопастей ротора не только уменьшит вихри, но и оттолкнет их в нужный момент. Возникающий в результате нисходящий поток способствует выработке энергии.
Таким образом, вертикальные турбины, лопасти которых можно регулировать по углу, могут достичь более высоких показателей эффективности с этими профилями. Однако эту технологию еще необходимо протестировать в полевых испытаниях.