การวิจัยเกี่ยวกับกังหันแนวตั้งมีความคืบหน้าอย่างไร?

ในฐานะซัพพลายเออร์ของกังหันแนวตั้งฉันได้เห็นการเดินทางที่น่าทึ่งของการวิจัยและพัฒนาในสาขานี้โดยตรง กังหันแนวตั้งที่มีการออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์และข้อได้เปรียบที่อาจเกิดขึ้นได้ดึงดูดความสนใจที่เพิ่มขึ้นจากอุตสาหกรรมต่าง ๆ และความคืบหน้าของการวิจัยนั้นน่าตื่นเต้นและมีแนวโน้ม

1. ความก้าวหน้าทางอากาศพลศาสตร์

หนึ่งในประเด็นสำคัญของการวิจัยในกังหันแนวตั้งคืออากาศพลศาสตร์ วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์พยายามอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพรูปร่างและการกำหนดค่าของใบมีดกังหันเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ กังหันลมแนวนอนแบบดั้งเดิม - กังหันลมได้ครอบงำตลาดมานาน แต่กังหันแนวตั้งให้ประโยชน์บางอย่างเช่นความสามารถในการจับลมจากทิศทางใด ๆ โดยไม่จำเป็นต้องใช้ระบบหันเหที่ซับซ้อน

การศึกษาล่าสุดได้มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาโปรไฟล์ใบมีดใหม่ที่สามารถโต้ตอบกับการไหลเวียนของอากาศได้ดีขึ้น การจำลองการคำนวณการเปลี่ยนแปลงของของไหล (CFD) ได้กลายเป็นเครื่องมือที่มีค่าในกระบวนการนี้ ด้วยการใช้ CFD นักวิจัยสามารถจำลองการไหลของอากาศรอบ ๆ ใบมีดกังหันในรายละเอียดที่ยอดเยี่ยมทำนายว่ารูปร่างและมุมต่าง ๆ จะส่งผลต่อประสิทธิภาพอย่างไร ตัวอย่างเช่นการออกแบบใบมีดใหม่บางตัวมีโปรไฟล์โค้งและบิดที่สามารถเพิ่มการยกและลดการลากส่งผลให้กำลังไฟเพิ่มขึ้น

นอกเหนือจากการออกแบบใบมีดแล้วเค้าโครงโดยรวมของกังหันแนวตั้งยังได้รับการประเมินอีกครั้ง นักวิจัยกำลังสำรวจการเตรียมการที่แตกต่างกันของกังหันหลายแห่งในการตั้งค่าฟาร์มกังหันลม โดยการเว้นระยะอย่างระมัดระวังและปรับทิศทางกังหันพวกเขามุ่งมั่นที่จะลดการรบกวนระหว่างพวกเขาและเพิ่มการจับพลังงานโดยรวมให้สูงสุด สิ่งนี้เรียกว่าการเพิ่มประสิทธิภาพฟาร์มกังหันลมและมีศักยภาพที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพของการติดตั้งกังหันแนวตั้งอย่างมีนัยสำคัญ

2. วัสดุและการผลิต

ทางเลือกของวัสดุมีบทบาทสำคัญในประสิทธิภาพและความทนทานของกังหันแนวตั้ง การวิจัยกำลังดำเนินการเพื่อระบุและพัฒนาวัสดุใหม่ที่สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงในขณะที่ยังคงมีน้ำหนักเบาและมีค่าใช้จ่าย - มีประสิทธิภาพ

วัสดุคอมโพสิตเช่นคาร์บอนไฟเบอร์ - พอลิเมอร์เสริมได้แสดงให้เห็นถึงคำสัญญาที่ยอดเยี่ยม วัสดุเหล่านี้มีอัตราส่วนความแข็งแรงสูง - ต่อ - อัตราส่วนน้ำหนักซึ่งเหมาะสำหรับใบมีดกังหัน พวกเขายังสามารถขึ้นรูปเป็นรูปร่างที่ซับซ้อนเพื่อให้สามารถใช้งานการออกแบบใบมีดขั้นสูงที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ อย่างไรก็ตามค่าใช้จ่ายสูงของคาร์บอนไฟเบอร์เป็นปัจจัย จำกัด นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อหาวิธีลดต้นทุนการผลิตของวัสดุคอมโพสิตเช่นการพัฒนากระบวนการผลิตใหม่หรือใช้คาร์บอนไฟเบอร์รีไซเคิล

อีกพื้นที่โฟกัสคือการพัฒนาสารเคลือบผิวสำหรับส่วนประกอบกังหัน การเคลือบเหล่านี้สามารถป้องกันวัสดุจากการกัดกร่อนการกัดเซาะและรังสี UV ตัวอย่างเช่นการเคลือบเซรามิกสามารถให้พื้นผิวที่แข็งและทนทานซึ่งต่อต้านการสึกหรอ ด้วยการใช้การเคลือบเหล่านี้กับใบมีดและชิ้นส่วนที่สำคัญอื่น ๆ อายุการใช้งานของกังหันแนวตั้งสามารถขยายได้ลดต้นทุนการบำรุงรักษาและปรับปรุงความน่าเชื่อถือ

ในแง่ของการผลิตมีการสำรวจเทคนิคใหม่เพื่อเพิ่มความแม่นยำและประสิทธิภาพของการผลิตกังหัน การผลิตสารเติมแต่งหรือที่เรียกว่าการพิมพ์ 3 มิติมีศักยภาพในการปฏิวัติกระบวนการผลิต จะช่วยให้การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วของส่วนประกอบกังหันทำให้สามารถทำซ้ำได้เร็วขึ้น ยิ่งไปกว่านั้นการพิมพ์ 3 มิติสามารถสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนซึ่งยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุด้วยวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม

3. ระบบควบคุม

ระบบควบคุมขั้นสูงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานที่ดีที่สุดของกังหันแนวตั้ง การวิจัยกำลังดำเนินการเพื่อพัฒนาอัลกอริทึมการควบคุมอัจฉริยะที่สามารถปรับให้เข้ากับสภาพลมที่เปลี่ยนแปลงในเวลาจริง

หนึ่งในความท้าทายหลักในการควบคุมกังหันแนวตั้งคือการจัดการกับลักษณะตัวแปรของลม ความเร็วและทิศทางลมสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างรวดเร็วและระบบควบคุมจำเป็นต้องปรับการทำงานของกังหันให้เหมาะสม ตัวอย่างเช่นเมื่อความเร็วลมต่ำระบบควบคุมสามารถเพิ่มความเร็วในการหมุนของกังหันเพื่อจับพลังงานมากขึ้น ในทางกลับกันเมื่อความเร็วลมสูงเกินไประบบสามารถลดความเร็วเพื่อป้องกันความเสียหายต่อกังหัน

เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ยังมีการพัฒนาเพื่อรองรับระบบควบคุมเหล่านี้ เซ็นเซอร์ลมที่มีความแม่นยำสูงสามารถให้ข้อมูลที่ถูกต้องเกี่ยวกับความเร็วลมทิศทางและความปั่นป่วน หน่วยวัดความเฉื่อยสามารถตรวจสอบการเคลื่อนไหวและการสั่นสะเทือนของกังหันช่วยให้สามารถตรวจจับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้ก่อน ด้วยการรวมเซ็นเซอร์เหล่านี้เข้ากับอัลกอริทึมการควบคุมกังหันแนวตั้งสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัยมากขึ้น

Paddle Wheel Aerator Solar

4. แอปพลิเคชันเกินพลังงานลม

ในขณะที่กังหันแนวตั้งมักเกี่ยวข้องกับพลังงานลมการวิจัยยังสำรวจการใช้งานที่มีศักยภาพในพื้นที่อื่น ๆ

ในสนามพลังงานน้ำสามารถใช้กังหันแนวตั้งเพื่อสร้างพลังงานจากน้ำที่ไหลเช่นแม่น้ำหรือกระแสน้ำในมหาสมุทร เช่นเดียวกับกังหันลมหลักการของการเปลี่ยนแปลงของของไหลถูกนำไปใช้กับการออกแบบกังหันน้ำที่สามารถแปลงพลังงานจลน์ของน้ำให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ข้อได้เปรียบของกังหันน้ำแนวตั้งคือพวกเขาสามารถทำงานในสภาพการไหลของน้ำที่หลากหลายและได้รับผลกระทบน้อยกว่าจากทิศทางของการไหลเมื่อเทียบกับกังหันน้ำแนวนอน - แนวนอนแบบดั้งเดิม

แอปพลิเคชั่นที่เกิดขึ้นใหม่อีกอย่างคือการระบายอากาศและการไหลเวียนของอากาศ กังหันแนวตั้งสามารถใช้เป็นอุปกรณ์ระบายอากาศตามธรรมชาติในอาคาร ด้วยการควบคุมพลังงานลมพวกเขาสามารถสร้างการไหลของอากาศผ่านอาคารลดความจำเป็นในการระบายอากาศเชิงกล สิ่งนี้ไม่เพียง แต่ช่วยประหยัดพลังงาน แต่ยังช่วยปรับปรุงคุณภาพอากาศในร่ม

5. แนวโน้มตลาดและอุตสาหกรรม

การวิจัยเกี่ยวกับกังหันแนวตั้งได้รับอิทธิพลจากแนวโน้มตลาดและอุตสาหกรรม เนื่องจากความต้องการพลังงานหมุนเวียนยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องจึงมีความสนใจเพิ่มขึ้นในกังหันแนวตั้งเพื่อเป็นทางเลือกแทนแหล่งพลังงานแบบดั้งเดิม

บางประเทศและภูมิภาคกำลังเสนอสิ่งจูงใจและเงินอุดหนุนสำหรับการติดตั้งกังหันแนวตั้ง สิ่งนี้สนับสนุนให้ บริษัท และนักลงทุนเข้าสู่ตลาดมากขึ้นนำไปสู่การแข่งขันและนวัตกรรมที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้การพัฒนาเทคโนโลยีสมาร์ทกริดทำให้ง่ายต่อการรวมกังหันแนวตั้งเข้ากับกริดพลังงานที่มีอยู่เพื่อส่งเสริมการยอมรับของพวกเขาต่อไป

อย่างไรก็ตามยังมีความท้าทายบางอย่างที่ต้องเอาชนะ การรับรู้ของสาธารณชนเกี่ยวกับกังหันแนวตั้งนั้นไม่ได้เป็นบวกเสมอไปเนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับเสียงรบกวนและผลกระทบทางสายตา นักวิจัยกำลังดำเนินการแก้ไขปัญหาเหล่านี้โดยการพัฒนาการออกแบบกังหันที่เงียบกว่าและดำเนินการแคมเปญการรับรู้สาธารณะ

หากคุณมีความสนใจในกังหันแนวตั้งของเราหรือผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องเช่นราคาเครื่องเติมอากาศ-ปั๊มลมน้ำลึก, และเครื่องเติมอากาศเรายินดีต้อนรับคุณติดต่อเราสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมและเพื่อหารือเกี่ยวกับโอกาสการจัดซื้อที่อาจเกิดขึ้น เรามุ่งมั่นที่จะให้บริการผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูงและการบริการลูกค้าที่ยอดเยี่ยม

การอ้างอิง

Manwell, JF, McGowan, JG, & Rogers, AL (2009) พลังงานลมอธิบาย: ทฤษฎีการออกแบบและการประยุกต์ ไวลีย์
Burton, T. , Sharpe, D. , Jenkins, N. , & Bossanyi, E. (2011) คู่มือพลังงานลม John Wiley & Sons
Ashwill, TD (2016) การออกแบบกังหันลม: โดยเน้นแนวคิดของ Darrieus สปริงเกอร์