Новые лопасти для ветряных турбин на 80% легче классических

Исследователи из Университета Конкордия разработали новый способ производства лопастей для небольших ветряных турбин, который может сделать их легче, дешевле и проще в изготовлении. В их недавнем исследовании описывается метод 4D-печати, позволяющий превращать плоские панели из углеродного волокна в изогнутые лопасти для вертикально-осевых турбин без использования сложных пресс-форм.

Вертикально-осевые турбины становятся всё более востребованными в городах, так как они хорошо работают при переменных ветровых потоках и легко устанавливаются на зданиях. Однако изготовление изогнутых лопастей оставалось сложной задачей: традиционные методы требуют специальных форм и дополнительных этапов обработки, что увеличивает стоимость, время и вес.

Команда Конкордии применила обратный подход: вместо того чтобы экспериментировать с расположением углеродных слоёв, они начали с желаемой геометрии лопасти и рассчитали, как именно нужно уложить композитные слои, чтобы после отверждения и охлаждения плоские панели самостоятельно изогнулись в нужную форму. Этот процесс использует разницу свойств слоёв композита, исключая необходимость в тяжёлых формах.

Испытания показали, что готовые лопасти по форме практически не уступают коммерческим алюминиевым аналогам, но при этом на 80% легче, что упрощает монтаж. В лабораторных тестах турбины с композитными лопастями вращались быстрее алюминиевых, что говорит о потенциально большей выработке энергии.

Исследователи полагают, что этот метод может снизить стоимость малых ветряных турбин и сделать лёгкую возобновляемую энергетику доступнее. Кроме того, обратный подход к проектированию может найти применение в других отраслях, где требуются изогнутые лёгкие детали, предлагая экономичную альтернативу традиционным пресс-формам.

Вертикальная ветряная турбина на 60% эффективней классических.