尋求從風(fēng)能中獲取能量可能很快得到加州理工學(xué)院(加州理工學(xué)院)流體動力學(xué)專家約翰達(dá)比里和一群魚的幫助。

作為加州理工學(xué)院生物推進(jìn)實驗室的負(fù)責(zé)人，Dabiri研究了與生物傳播相關(guān)的水和風(fēng)能概念：即識別生物系統(tǒng)中與能源相關(guān)的過程，這些過程可以提供對新方法的洞察 - 在這種情況下 - 風(fēng)能。

加州理工學(xué)院航空與生物工程副教授達(dá)比里說：“我對受過教育的魚的觀察以及鄰近魚類尾流之間存在建設(shè)性的流體動力干擾的建議感到鼓舞?！?“事實證明，許多相同的物理原理可以應(yīng)用于垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)的相互作用。”

(資料圖片僅供參考)

目前風(fēng)電場面臨的最大挑戰(zhàn)是空間不足。最常見的水平軸風(fēng)力渦輪機(jī) - 具有大型螺旋槳的風(fēng)力渦輪機(jī) - 需要大量的土地才能正常運(yùn)行?！奥菪龢斤L(fēng)力渦輪機(jī)在性能上受到影響，因為它們彼此接近，”Dabiri說。

在洛杉磯盆地，為這樣的大型風(fēng)電場尋找合適空間的挑戰(zhàn)阻礙了風(fēng)能的進(jìn)一步發(fā)展。但是，在學(xué)校魚類提供的原則和垂直軸渦輪機(jī)的使用的幫助下，這可能會改變。

垂直渦輪機(jī) - 這是風(fēng)能領(lǐng)域的新增功能 - 沒有螺旋槳; 相反，他們使用垂直轉(zhuǎn)子。因此，這些設(shè)備可以以更密集的圖案放置在較小的土地上。加州理工學(xué)院的研究生羅伯特·惠特爾西(Robert Whittlesey)和塞巴斯蒂安·利斯卡(Sebastian Liska)在Dabiri監(jiān)督的課堂研究項目中研究了在小塊土地上使用垂直軸渦輪機(jī)。他們的結(jié)果表明，將垂直軸渦輪機(jī)放置在戰(zhàn)略陣列中可能會有很大的好處，并且一些配置可能允許渦輪機(jī)由于它們與周圍其他渦輪機(jī)的關(guān)系而更有效地工作 - 這一概念首先由檢查引發(fā)魚群。

在當(dāng)前的風(fēng)電場中，所有渦輪機(jī)都以相同的方向旋轉(zhuǎn)。但在研究學(xué)校魚類游動留下的漩渦時，Dabiri注意到有些漩渦順時針旋轉(zhuǎn)，而其他漩渦則逆時針旋轉(zhuǎn)。因此，Dabiri想要檢查交替垂直軸渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)是否有助于提高效率。他在研究魚的第二個觀察 - 在Whittlesey和Liska的模擬中看到 - 是渦流形成了一個“階梯”模式，與當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電場形成鮮明對比，這些風(fēng)力發(fā)電機(jī)整齊排列成渦輪機(jī)。

Whittlesey和Liska的計算機(jī)模型預(yù)測，使用這種交錯放置方法從一塊土地中提取的風(fēng)能將是使用水平軸渦輪機(jī)的傳統(tǒng)風(fēng)電場的幾倍。一旦他們確定了最佳位置，Dabiri認(rèn)為有可能產(chǎn)生超過水平渦輪機(jī)農(nóng)場當(dāng)前提供的能量的10倍。結(jié)果非常引人注目，加州理工學(xué)院正在進(jìn)行現(xiàn)場演示。

Dabiri購買了洛杉磯以北2英畝的土地，在那里他建立了加州理工學(xué)院優(yōu)化風(fēng)能實驗室(FLOWE)。該站點(diǎn)的試點(diǎn)項目將在移動平臺上安裝六個垂直渦輪機(jī)。

Dabiri和他的團(tuán)隊將系統(tǒng)地移動渦輪機(jī)，測試各種配置以找到最有效的模式。

“我們的目標(biāo)是展示一種新技術(shù)，使我們能夠從現(xiàn)有方法中提取比現(xiàn)有方法更多的風(fēng)能，”Dabiri說?！拔覀兿Ｍ镁o密間隔的垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)之間的建設(shè)性空氣動力學(xué)干擾。我們的結(jié)果可能更好地利用現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電場，允許風(fēng)力發(fā)電場更靠近城市中心 - 降低電力傳輸成??本 - 并減少海上設(shè)施的規(guī)模。“

Dabiri的三臺渦輪機(jī)與Windspire Energy合作提供。為了換取渦輪機(jī)的使用，Dabiri將與該公司分享他的研究成果。每臺Windspire渦輪機(jī)高約30英尺，寬4英尺，可產(chǎn)生高達(dá)1.2千瓦的功率。

Windspire Energy總裁兼首席執(zhí)行官Walt Borland說：“這個前沿項目是一個很好的例子，說明不同的思維方式如何能夠推動有意義的創(chuàng)新?！?“能夠與Dabiri博士和加州理工學(xué)院合作，更好地利用垂直軸技術(shù)在收獲風(fēng)能方面的獨(dú)特屬性，我們感到非常興奮。”

已經(jīng)購買了另外一家制造商的三臺渦輪機(jī); 六臺渦輪機(jī)為該試驗設(shè)施提供了15千瓦的總功率容量，足以為幾個家庭供電。

“這個項目的獨(dú)特之處在于我們在現(xiàn)實條件下進(jìn)行這些實驗，而不是在計算機(jī)或?qū)嶒炇绎L(fēng)洞中進(jìn)行，”Dabiri說?！拔覀児室鈱Ｗ⒂诂F(xiàn)場演示，因為這可以更容易地促進(jìn)項目從基礎(chǔ)科學(xué)研究到發(fā)電設(shè)施的未來擴(kuò)展。我們進(jìn)行這種轉(zhuǎn)變的能力將取決于試點(diǎn)計劃的結(jié)果?！?/p>

該研究的初始階段將試圖證明相對于具有類似大小的土地的水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)農(nóng)場，哪個單元配置將改善功率輸出和性能。

“在未來，我們希望過渡到發(fā)電實驗，在這些實驗中，可以在本地或通過電網(wǎng)連接使用所產(chǎn)生的電力，”Dabiri說。

關(guān)鍵詞： 加州理工學(xué)院 風(fēng)力發(fā)電場 流體動力學(xué)