來自海鷗翅膀的絕妙靈感,小型風機發電量提升 15%

發佈日期: 2019 年 06 月 27 日 9:33 | 作者: | 分類: 產業資訊

就像先前科學家以座頭鯨的胸鰭形狀來設計大型風力發電機葉片,人們總是能從大自然界獲得靈感,現在澳洲科學家則把海鷗當成葉片設計的謬思,研發出全新小型風力發電機,並成功將發電量提升 10% 到 15%。

經過數百萬年的進化演變,鳥類已經能藉著翅膀在空中恣意飛行與滑翔,科學家也能借鑑鳥類飛行原理,提升小型風機葉片的空氣動力學(aerodynamics)。澳洲迪肯大學(Deakin University)研究員 Arun Joseph Thomas 表示,海鷗的翅膀曲率經過不斷蛻變,已經能在最小範圍內捕捉更多的風。

不同於現在又大又笨重、動輒 100 公尺高的風力發電機,隨著技術更迭,現在風能也不再只有單一形式,像是先前美國空軍善用微弱的風,以百葉窗為靈感開發新型輕便風機 Flutter Mallard;英國蘭卡斯特大學也研發出有如排球,大小約 25 公分的小型風渦輪機 O-Wind。

這些風機不像現在的三葉式機組那麼龐大與顯眼,不僅成本低、容易攜帶,適合應用在各種地方。但要研發新型技術並非易事,迪肯大學機械工程博士 Jorg Schluter 指出,如果將大型風力機組的葉片等比例縮小,小型葉片的空氣動力學特性往往不佳。

顯然科學家還需要再另外設計新型的風機葉片,對此,迪肯大學團隊開始從天空中尋找靈感,就如同 Schluter 博士所說,「大自然總是有許多無可挑剔的解決方案」,最後團隊看好海鷗翅膀的特性,其中海鷗翅膀較長、較窄、較平,由於羽毛間沒有空隙,能長期滑翔,曾經就有人錄下海鷗滑行 45 分鐘之久的影片,因此他們認為除了飛機機翼,風力發電機葉片也可以模仿鳥類的翅膀。

經過一系列的測試與電腦模擬,團隊最終也研製出搭配海鷗翼型的風力發電葉片,之後也實際在墨爾本測試新型葉片與渦輪機性能,發現與傳統葉片相比,新型設計成功將發電量提高 10% 到 15%。

目前團隊已經取得相關專利,未來若設計成功商業化,或許能提高偏鄉地區的再生能源普及。Schluter 博士認為,就跟傳統的風車一樣,人們可以將小型風力渦輪機設置在建築物和小型場地上,除此之外,這種風機也可以跟太陽能相互配合,由於季節性的變化,通常冬季季風強烈、但缺乏日光,夏季則是少風多日照,採用風光互補系統將能穩定當地電力供應。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:pixabay

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