/energi

Fisketurbulens gør vindmøller mere effektive

Et hold af amerikanske forskere mener, at de ved at stuve lodret-aksede vindmøller sammen, kan øge effekten - på samme måde som fisk i store stimer svømmer hurtigere, end når de svømmer alene.

Af Kasper Brøndgaard Andersen, tirsdag 28. sep 2010 kl. 16:41

Fisk.

De færreste forbinder den gællede svømmer med vindmøller, men en gruppe amerikanske forskere tænker næsten ikke på andet.

Inspireret af den turbulens som fiskestimer skaber, når de svømmer, er forskerne i gang med at undersøge, om det er muligt at opstille vindmøller, så turbulensen fra hver enkelt mølle øger effektiviteten af de andre.

Der er ikke tale om klassiske, tre-vingede vindmøller, men om vertikalvindmøller.

Fordelen ved de lodret-aksede møller er, at de kan høste vind fra alle retninger – til gengæld er de mindre effektive.

Hvor horisontale vindmøller skal stå med relativt stor afstand, håber forskerne, at de ved at stuve seks mobile ti meter høje vertikal-vindmøller sammen kan udnytte turbulensen og øget effekten.

For når fisk svømmer i stimer, svømmer de to til seks gange hurtigere, end når de svømmer alene. Det gør de, fordi vandet sættes i bevægelse.

På samme måde håber forskerne, at turbulensen fra vindmøllerne kan øge kraften på de omkringliggende møllers rotorer.

»Det slog mig, at de ligninger jeg skrev, var de samme som jeg tidligere havde set i hvirvel-modeller fra fiskestimer. Derfra handlede det bare om at koble prikkerne sammen,« siger John Dabiri fra Caltech til newscientist.com

Ved at proppe ligningerne ind i en model for fluid-dynamik fandt de ud af, hvordan møllerne mest optimalt skulle placeres i forhold til hinanden.

En vertikalakset vindmøllepark opstillet på den måde kan generere ti gange så meget energi som en horisontal-asket vindmøllepark på det samme areal, lyder det fra John Dabiri.

Det skyldes, at møllerne kan stå meget tættere end traditionelle vindmøller.

»Vi mener, at vertikal-askede vindmøller kan være en mere effektiv løsning, selv i storskala,« siger John Dabiri.

Forskerne har i løbet af den forgangne sommer testet deres antagelser, men John Dabiri vil over for newscientist ikke afsløre, hvad resultaterne viste. Han kalder dem blot »lovende«, men der er planer om at udføre større forsøg.



28. sep 2010 kl 16:58

Thomas Pedersen

Kan ikke få det til at passe...

Det er klart, at en fisk har fordel ved at vandet bevæger sig med fiskene, så dens relative hastighed ifht. vandet falder. Det samme gælder cykelryttere (og biler).

Men det er lige omvendt for vindmøller. De har brug for størst relativ hastighed ifht. vinden.

Er der noget jeg ikke forstår? Eller er ham Caltec CFD-gutten for begravet i signe ligninger til at kunne se det åbentlyse?

OK, ved godt at de snakker om turbulens, og man ved at dyr er i stand til at udnytte transienter i fluidhastigheden til at opnå bedre lift/drag forhold (humlebi). Men det er indtil videre aldrig lykkedes at efterligne det med rigide kontruktioner. Kun med materialer, der aktivt kan bøjes, kan det lade sig gøre. Og i øvrigt fjerner det ikke den overordnede 'læ-effekt', som alt fra fisk og fugle til cykelryttere og vindmøller oplever.


28. sep 2010 kl 18:32

Baldur Norddahl

Re: Kan ikke få det til at passe...

Mon ikke det handler om at vertikale vindmøller har et ret lille bestrøget areal. Det meste af vinden fiser altså udenom møllen. Man håber vel på at udenoms vinden kan accelerere den vind som blev bremset af vindmøllen, således at næste vindmølle ikke oplever en så stor læ-effekt som ellers.

Hvis man er rigtig heldig, kan man måske tilmed få en slags højhuseffekt, hvor vindhastigheden mellem møllerne bliver højere end i frit terræn. Det kunne ske ved at vinden presses ind mellem møllerne og derfor må opnå øget hastighed for at kompensere for mindre plads.


28. sep 2010 kl 19:37

Thomas Gade

Re: Kan ikke få det til at passe...

Jeg tror at fidusen ligger i at de snirkler enhver mølle (lodret som vandret) laver efter sig, kan sammenlignes med de snirkler fiskehaler skaber. Disse turbulenser er uønskede for de kendte vindmøller med vandret akse, men brugbare for lodret-aksede. Den hurtige del af turbulensen kan så sammenlignes med det medstrømmende vand, selvom retningen er modsat, men det er måske blot et fortegnsskift.

Forhåbentlig er den langsomme del af turbulensen utilstrækkeligt til at bremse møllen, i henhold til at energi-indholdet er proportionalt med vindhastigheden i 3. potens.

Det er sikkert korrekt at disse møller kan have højere energi pr. grundareal, men næppe højere energi pr. dollar. Men hvis de kan sprede miljøbevidsthed i byerne hvor de står er det vel også fint.

Angående højere fart mellem møllerne er det sikkert også rigtigt relativt til farten lidt foran møllerne, men jeg tror at gruppen vil danne en "boble" omkring sig af nedsat fart - for almindelige møller kan påvirkningen såvidt jeg husker måles 3-4 rotordiametre FORAN møllen.


28. sep 2010 kl 20:51

Poul Petersen

Piskeris

For mig lyder det lidt, som om der opstår en "piskeris" effekt, hvorved den turbulente vind acceleres op i hastighed. Det kan vertikalmøllen udnytte, da den ikke er afhængig af at skulle krøje i forhold til vinden.
For vertikal møller af denne (og flere andre) typer handler det meget om vindhastighed og vindensitet.

Kan du få hastigheden op, øges outputtet dramatisk. Møllerne har så vidt jeg husker en ret lav kick-in speed. (3.8 ms)

Jeg tror ikke, at denne type mølle drejer hurtigere end vindhastigheden, eller i det mindste ikke meget hurtigere, og derfor er det en kæmpe fordel hvis vindhastigheden kan øges f.eks. via turbolæns, stime effekt eller lign.

Absolut meget spændende - har ventet længe på at vertikalmøllerne begyndte at blive interessante, og nu begynder det at komme.


29. sep 2010 kl 01:39

Preben Rose

Re: Piskeris

Det mest interessante er, at de tæt placerede vertikale møller kan lejres i toppen (i samme plade/bjælker), hvilket gør det muligt at lave en spinklere konstruktion, samtidig med at man ville kunne tilføje en tragtvirkning og således øge vindhastigheden omkring møllerne.

Man kunne forestille sig:

selvforsynende (høj)huse, med øverste etage åben - fyldt med vertikale møller og solceller på taget.

havmølle parker med helikopterplatform for eftersyn/vedligeholdelse

et.c.

Altså forudsat at kW-prisen er lavere end for almindelige møller med horisontal aksel ;o)


29. sep 2010 kl 11:20

avatar

Torben Mogensen

Pyramide

Vertikalmøller behøver ikke at stå helt lodret -- de virker også, selv om de står skråt. Så en mulig solid konstruktion kunne være at sætte fire møller op i en firkant og lade dem læne mod et fælles toppunkt. Hvis de roterer skiftevis til venstre og højre, kan det måske være med til at udnytte den nævnte effekt.


29. sep 2010 kl 13:21

sven petersen

To til seks gange hurtigere?

"For når fisk svømmer i stimer, svømmer de to til seks gange hurtigere, end når de svømmer alene. Det gør de, fordi vandet sættes i bevægelse."
---
Jeg har ikke kunnet Google noget, der blot minder om bevis for ovenstående. Kan nogen hjælpe mig?


29. sep 2010 kl 16:14

Rasmus Møller

Re: Kan ikke få det til at passe...

Der må mangle nogen forudsætninger, når der påstås at der kan trækkes 10 gange så meget energi ud "på samme areal" - hvis det skulle være "bestrøget areal", så skulle de bedste horisontal-akslede vindmøller udnytte mærkbart mindre end 10% af den til rådighed værende vindenergi. Den teoretiske grænse iflg. Betz lov er 59%.

Så på en eller anden måde må de kunne få ca 10 gange så meget bestrøget areal ud af deres "areal"... ?


29. sep 2010 kl 17:14

Thomas Gade

Re: Kan ikke få det til at passe...

Så på en eller anden måde må de kunne få ca 10 gange så meget bestrøget areal ud af deres "areal"... ?

Nej, det er grundareal der menes. Ti gange lyder af meget, men det er det såmænd ikke når man tager i betragtning at almindelige møller bør have en indbyrdes afstand på måske 6-8 rotordiametre.
Det spændende er om merprisen for disse hamsterhjul er mindre end hvad det koster at transportere strømmen fra de almindelige møller ude på landet ind til byen.


12. okt 2010 kl 12:47

Claus Nielsen

Hvordan retter de ind efter vinden?

Hvis analogien til fiskestimerne skal holde, må det være nødvendigt at opstille møllerne så vinden generelt løber i en retning parallelt med en række af møller.

Med en hexagonal opstilling kan der laves 6 vindretninger, hvor dette er opfyldt (60 grader imellem de optimale retninger).
Med en kvadratisk opstilling er der 4 optimale retninger.

Alle andre retninger vil have lavere virkningsgrad eler måske ligefrem negatv effekt af at møllerne står så tæt?

Så er der nogen planer om at mølleparken skal kunne dreje sig op i vinden?


Ny i debatten? Opret en brugerkonto

  • Seneste nyt
  • Mest læste
  • Topdebat
Populært på Facebook
 

Nyhedsbrev

Tilmeld dig vores nyhedsbrev.

Eksterne links om klima
Klimadebat.dk