Немецкие учёные разработали революционную ветряную турбину с КПД на пределе возможного
Немецкие исследователи из Института прикладных исследований полимеров (г.IAP) компании Fraunhofer в сотрудничестве с BBF Group разработали революционную миниатюрную ветряную турбину, которая открывает путь к децентрализованной возобновляемой энергии. Эта компактная система сочетает в себе передовую аэродинамику и технологии производства композитных волокон для эффективной выработки электроэнергии даже при слабом ветре.
В отличие от традиционных небольших турбин, которым для начала работы требуется скорость ветра около 4 метров в секунду, новая модель начинает вращаться со скоростью 2,7 метра в секунду, что делает ее идеальной для регионов с неустойчивыми ветровыми условиями, таких как Берлин-Бранденбург. Разработчики подчеркивают:
«Наша цель — максимально эффективно использовать энергию ветра для производства электроэнергии».
Испытания в аэродинамической трубе демонстрируют выдающиеся характеристики турбины: она достигает скорости вращения 450 оборотов в минуту и обеспечивает мощность до 2500 Вт при скорости ветра 10 метров в секунду, что на 83% больше, чем у аналогичных систем, представленных на рынке.
Эффективность составляет 53%, приближаясь к теоретическому пределу Бетца в 59%. Кроме того, общий вес турбины снижается на 35% благодаря облегченной конструкции ротора, что повышает ее мобильность и снижает затраты на установку, стимулируя конечных пользователей и предпринимателей внедрять эту технологию.
Секрет успеха заключается в необычных лопастях несущего винта, изготовленных из волокнистых композиционных материалов в виде двух полых оболочек без пенопластового сердечника.
Производство осуществлялось с помощью промышленного 3D-принтера с рабочим полем 2×2 метра и автоматизированной системой укладки волокон (АФП), что обеспечивает точное размещение волоконных полос с последующим отверждением смолы.
Автоматизированный процесс сводит к минимуму дефекты, снижает вес и позволяет создавать компактные компоненты. Многослойная структура лопастей делает их устойчивыми: при штормовом ветре они изгибаются таким образом, что автоматически замедляют вращение, предотвращая обрушение установки без каких-либо систем аварийного отключения или стабилизации.
Разработчики построили 5 прототипов новой турбины и передали их BBF Group для полевых испытаний в разных местах и в разных условиях, чтобы оценить влияние высоты и расположения турбины на производительность. В будущем команда планирует усовершенствовать роторы, перейдя на перерабатываемые мономатериалы, чтобы повысить экологичность. Этот проект не только демонстрирует потенциал волокнистых композитов для повышения прочности и долговечности небольших турбин, но также подчеркивает роль инноваций в создании индивидуальных децентрализованных энергетических решений, которые помогают снизить зависимость от ископаемого топлива.
