Penelitian bertujuan untuk meningkatkan efisiensi turbin angin
Sebuah tonggak sejarah energi terbarukan terjadi pada tahun 2008 ketika lebih banyak kapasitas pembangkit listrik turbin angin baru ditambahkan di Amerika Serikat daripada pembangkit listrik tenaga batu bara baru. Biaya produksi tenaga dengan turbin angin terus menurun, tetapi banyak insinyur merasa bahwa desain turbin secara keseluruhan masih jauh dari optimal.
Ide-ide baru untuk meningkatkan efisiensi turbin angin dipresentasikan baru-baru ini pada pertemuan American Physical Society Division of Fluid Dynamics di Long Beach, California.
Salah satu masalah yang dihadapi efisiensi energi angin adalah angin itu sendiri – khususnya, perubahannya. Performa aerodinamis turbin angin paling baik di bawah aliran angin yang stabil, dan efisiensi bilah menurun saat terkena kondisi seperti hembusan angin, aliran turbulen, bangun turbin hulu, dan geseran angin.
Sekarang jenis teknologi aliran udara baru dapat segera meningkatkan efisiensi turbin angin besar dalam berbagai kondisi angin.
Peneliti Universitas Syracuse Guannan Wang, Basman El Hadidi, Jakub Walczak, Mark Glauser, dan Hiroshi Higuchi sedang menguji metode kontrol aliran aktif berbasis sistem cerdas dengan dukungan dari Departemen Energi AS melalui Konsorsium Energi Angin Universitas Minnesota. Pendekatan ini memperkirakan kondisi aliran di atas permukaan sudu dari pengukuran permukaan dan kemudian memasukkan informasi ini ke pengontrol cerdas untuk menerapkan aktuasi waktu nyata pada sudu untuk mengontrol aliran udara dan meningkatkan efisiensi keseluruhan sistem turbin angin. Pekerjaan ini juga dapat mengurangi kebisingan dan getaran yang berlebihan karena pemisahan aliran.
Hasil simulasi awal menunjukkan bahwa kontrol aliran yang diterapkan pada sisi luar sudu di luar radius setengah dapat secara signifikan memperbesar jangkauan operasional keseluruhan turbin angin dengan keluaran daya terukur yang sama atau secara signifikan meningkatkan daya keluaran terukur untuk tingkat jangkauan operasional yang sama. . Tim juga sedang menyelidiki karakteristik airfoil di fasilitas terowongan angin anechoic baru di Universitas Syracuse untuk menentukan karakteristik gaya angkat dan drag airfoil dengan kontrol aliran yang sesuai saat terkena ketidakstabilan aliran skala besar. Selain itu, efek kontrol aliran pada spektrum kebisingan turbin angin juga akan dinilai dan diukur di ruang anechoic.
Masalah lain dengan energi angin adalah hambatan, hambatan yang dirasakan oleh bilah turbin saat mereka memukul udara. Para ilmuwan di University of Minnesota telah melihat efek pengurangan hambatan dari penempatan alur kecil pada bilah turbin. Alurnya berbentuk riblet segitiga yang dicetak menjadi lapisan pada permukaan pisau. Mereka sangat dangkal (antara 40 dan 225 mikron) sehingga tidak dapat dilihat oleh mata manusia, sehingga bilahnya terlihat sangat halus.
Dengan menggunakan uji terowongan angin pada permukaan airfoil turbin 2,5 megawatt (menjadi salah satu standar industri yang populer) dan simulasi komputer, mereka melihat keefektifan berbagai geometri alur dan sudut serang (bagaimana bilah diposisikan relatif terhadap aliran udara). ).
Riblet seperti ini telah digunakan sebelumnya, di layar di perahu layar yang mengambil bagian dalam lomba layar terakhir Piala Amerika dan di pesawat Airbus, di mana mereka menghasilkan pengurangan hambatan sekitar 6 persen. Desain bilah turbin angin, pada awalnya, sangat mirip dengan sayap pesawat. Namun karena masalah teknis yang berbeda, seperti bilah turbin yang memiliki penampang lebih tebal di dekat hub dan turbin angin harus mengatasi turbulensi khusus di dekat tanah, pengurangan hambatan tidak akan sama persis untuk turbin angin.
Peneliti Universitas Minnesota Roger Arndt, Leonardo P. Chamorro, dan Fotis Sotiropoulos percaya bahwa riblets akan meningkatkan efisiensi turbin angin sekitar 3 persen.
