Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Голосование | Топ-лист | Дискуссия Rambler's Top100

TopList Яндекс цитирования

НОВОСТИ
"РУССКОГО ПЕРЕПЛЕТА"

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

Афиша

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвжиники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

ХРОНОС

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы


Новости
"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

11.12.2018
19:52

Неравномерное размещение ветряков повысило эффективность электростанции на 30%

    Физики из Бельгии и США построили миниатюрную модель ветряной электростанции, состоящей из ста ветряков, рассмотрели 56 различных расстановок генераторов и выяснили, при какой из них мощность станции максимальна. Оказалось, что меньше всего энергии теряется в том случае, если ряды ветряков сильно неравномерно — в этом случае средняя мощность ветряка станции составляла около 60 процентов от мощности одиночного ветряка. Это примерно на 30 процентов больше, чем при равномерной расстановке ветряков. Статья опубликована в Physical Review Fluids, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

    Чтобы увеличить количество электроэнергии, извлекаемой из ветра, и уменьшить стоимость постройки, ветряки часто объединяют в ветряные электростанции (также их называют фермами). Крупные ветряные электростанции содержат сотни турбин (а крупнейшие — тысячи), выстроенных в несколько рядов. К сожалению, близко расположенные ветряки поглощают импульс ветра, создают турбулентности и мешают друг другу — в зависимости от плотности расположения ветрогенераторов, погодных условий и режима эксплуатации, средняя мощность ветряка в ферме может достигать порой только 50 процентов от мощности отдельно стоящего генератора. Станции из-за этого теряют около половины доступной энергии, поэтому физики активно исследуют, как потоки воздуха распространяются внутри фермы, и пытаются уменьшить потери.

    К сожалению, существующие аналитические модели только в общих чертах ухватывают динамику происходящих процессов, а численное моделирование требует слишком много ресурсов ввиду сложности уравнений гидродинамики. Тем не менее, физики смогли вывести несколько общих закономерностей, позволяющих повысить мощность фермы. Во-первых, ученые предложили увеличить интервал между ветряками, ориентированными по направлению ветра, — например, разместить их в шахматном порядке. Во-вторых, более аккуратные исследования показали, что небольшие отклонения от идеально шахматного порядка позволяют повысить мощность станции еще на несколько процентов. В третьих, в больших фермах, состоящих из нескольких рядов генераторов, важную роль играет вертикальный перенос энергии между потоками воздуха, которые направлены на турбину или пролегают около поверхности земли. Как бы то ни было, универсального правила размещения турбин, позволяющего извлечь из ветра максимум энергии, до сих пор не существует, и физики продолжают искать оптимальную конфигурацию.

    Группа ученых под руководством Юлиана Боссёйт (Juliaan Bossuyt) экспериментально изучила, как расположение ветряков сказывается на мощности ветряной электростанции, и неожиданно обнаружила, что наибольшей эффективности можно добиться, размещая генераторы через неравномерные интервалы. Для этого физики построили макет миниатюрной ветряной фермы из ста ветряков, собранных в двадцать рядов (пять ветряков в каждом ряду). Численно смоделировать такую систему в настоящее время невозможно. Характерный диаметр каждого ветряка D находился в диапазоне от 2,5 до 7 сантиметров, а расстояние между рядами и ветряками в ряду составляло примерно 5—7D.

    Давление воздуха, который обдувал мини-ветряки, было нормальным, поэтому физикам пришлось скорректировать форму ветряков, чтобы приблизить число Рейнольдса модели к числу Рейнольдса в реальной задаче. Для этого исследователи заменили турбину ветряка пористым диском, который замедляет проходящий поток воздуха. В результате число Рейнольдса для наблюдаемых потоков находилось на уровне Re ~ 104, что согласуется с числами для настоящих ветряных ферм. Авторы статьи отмечают, что потоки воздуха вблизи пористого диска отличаются от потоков вокруг турбины, однако на больших расстояниях (порядка нескольких диаметров ветряка) все такие особенности перекрываются внешними турбулентностями. Следовательно, система с пористыми дисками должна хорошо моделировать реальные электростанции в соотношении 1:3000.

    Используя построенную механическую модель, ученые смоделировали 56 различных конфигураций ветряков и сравнили их энергетические эффективности. В основном конфигурации разбивались на три больших класса. В первом классе расстояние между рядами и ветряками в одном ряду поддерживалось постоянным. Во втором классе расстояние между соседними рядами было слегка неравномерным и составляло либо 3,5D, либо 10,5D. В третьем классе неравномерность увеличивалась еще сильнее: расстояние между рядами менялось от 1,5D до 12,5D. Во всех трех случаях ученые размещали ветряки в шахматном «правильном» порядке. Кроме того, для неравномерных схем физики рассматривали еще несколько расстановок с переменным сдвигом между ветряками в соседних рядах.

    В результате исследователи обнаружили, что наибольшей эффективностью обладает сильно неравномерная схема с шахматным порядком турбин. Несмотря на то, что в рядах, которые закрывали передние близко расположенные ряды, средняя мощность турбин падала до 10–20 процентов (от мощности одиночной турбины), в остальных рядах она была близка к ста процентам, а иногда даже превышала мощность одиночной турбины. Суммарная мощность фермы при этом достигала 60 процентов. В слабо неравномерной схеме эти эффекты проявлялись более слабо, а в равномерной схеме потери энергии были еще больше, а потому средняя мощность ее турбин не превышала 45 процентов. Это согласуется с соотношениями для настоящих ветряных электростанций, которые теряют почти половину доступной энергии.

    Тем не менее, авторы статьи отмечают, что неравномерная схема размещения ветряков имеет свои недостатки. В частности, при некоторых направлениях ветра эффективность фермы сильно падает, и схема с равномерным размещением ветряков становится более выгодной. Поэтому в будущем ученые собираются более детально исследовать взаимодействие потоков воздуха в больших ветряных фермах с тесно расположенными ветряками.

    С каждым годом ветряные электростанции производят все больше и больше энергии. Например, в октябре 2017 года компании Statoil и Masdar запустили первую в мире плавучую ветряную электростанцию Hywind, мощность которой составляла около 30 мегаватт, а уже в сентябре 2018 компания Ørsted открыла аналогичную электростанцию мощностью более 650 мегаватт. Этого достаточно, чтобы обеспечить энергией почти 600 тысяч домов. Более того, ветряные электростанции так выгодны, что некоторые компании полностью отказываются от других источников энергии — в частности, в октябре этого года компания ScottishPower продала все свои тепловые электростанции, работающие на угле и газе.

    Впрочем, физики стараются повысить эффективность не только ветряных электростанций, но и станций, использующих другие источники энергии. Например, в сентябре этого года китайские физики разработали «линзу» из метаматериала, которая концентрирует энергию океанских волн за счет их интерференции. Построенные прототипы усиливали амплитуду колебаний поверхности воды до трех раз и практически не создавали отраженных волн. В будущем ученые собираются использовать свою разработку, чтобы увеличить эффективность волновых электростанций.

    По информации https://nplus1.ru/news/2018/12/10/uneven-wind

    Обозрение "Terra & Comp".

Выскажите свое мнение на:

11.12.2018
19:47

OSIRIS-REx обнаружил на астероиде Бенну признаки существования воды

11.12.2018
19:35

Созданы вечно текущие капли первородной материи

11.12.2018
19:32

В Гренландии заметили приближающуюся климатическую катастрофу

11.12.2018
19:28

Крупнейшему городу Азии предсказали скорую катастрофу

11.12.2018
19:25

Теорию Эйнштейна доказали неправильно запущенными спутниками

11.12.2018
19:21

Люди вернут Землю на десятки миллионов лет в прошлое

11.12.2018
19:18

Под землей нашли затерянный мир

11.12.2018
15:48

В России пройдут три годовых эксперимента по имитации полёта к Луне

11.12.2018
14:44

Первый плавающий ЦОД может быть спущен на воду в Ирландии

11.12.2018
14:34

Зонд Voyager 2 покинул Солнечную систему

11.12.2018
14:28

Началась разработка российской космической оранжереи

09.12.2018
23:57

9 декабря 2018 года в Московском доме национальностей прошла программа Народного клуба любителей русских басов

09.12.2018
11:16

"Чары Клода Лоррена" - новое в литературном обозрении Соломона Воложина

07.12.2018
21:55

Астрономы нашли черную дыру, выдувающую вещество из галактики на сотни тысяч световых лет в космос

07.12.2018
17:19

Вокруг экзопланеты обнаружено гигантское гелиевое облако

07.12.2018
17:15

«InSight» начал осматривать свое окружение и инструменты, а также собирать первые данные

07.12.2018
17:05

Чума уничтожила первые цивилизации Европы, заявляют ученые

07.12.2018
17:01

Эксперимент по имитации полета на Луну проведут в три этапа

07.12.2018
16:54

Ученые определили основную версию происхождения Земли

<< 131|132|133|134|135|136|137|138|139|140 >>

НАУКА

Новости

Научный форум

Научно-популярный журнал Урания в русском переплете

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

НАУЧНЫЕ ОБОЗРЕНИЯ

"Физические явления на небесах"

"TERRA & Comp"

"Неизбежность странного микромира"

"Биология и жизнь"

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology

 

 


Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

Редколлегия | О журнале | Авторам | Архив | Ссылки | Статистика | Дискуссия

Галерея "Новые Передвижники"
Пишите

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Русский Переплет
Rambler's Top100 TopList