垂直軸風力渦輪機可為城市和郊區提供更便宜的電力

根據能源部的預測，到2030年，風能可為提供20%的電力。這促使猶他大學機械工程系的研究人員開始研究風力發電的性能和財務效益。城市和郊區的垂直軸風力渦輪機(VAWT)。

VAWT是一種風 輪機設計，其中發電機在塔中垂直定向，而不是水平地位于頂部。盡管有許多VAWT設計，但本研究中使用的設計稱為直葉片Darrieus型或H轉子渦輪機。

研究人員認為，小型VAWT具有在高湍流條件下有效運行的能力，這使其成為城市和郊區環境中理想的能量收集裝置。在本周的《可再生與可持續能源雜志》上的一篇文章中，作者提出的結果表明，優化設計的VAWT系統可以在經濟上與城市和郊區的化石燃料發電廠競爭，甚至可以帶頭實現零凈排放能源建筑或城市。

為了確定結果，團隊將實際的，時間解析的風速數據輸入到數值模擬中，該數值模擬確定了運行一年中渦輪機捕獲的總能量。他們的風數據來自2009年的3D聲波風速計，該風速計安裝在交通樁頂上，離地面約9米(30英尺)，位于俄克拉荷馬州俄克拉何馬城附近的9個城市和郊區。

研究人員模擬了13種不同的風力渦輪機配置，重點關注四個特定的設計參數：高度與直徑的長寬比(H / D)，葉片翼型形狀，渦輪機堅固性和渦輪機慣性矩。用于確定最佳設計配置的主要性能指標是一年中渦輪機捕獲的能量相對于同一時期湍流中可用能量的百分比。

在這13種設計配置中，最佳的渦輪機設計具有最低的慣性矩。然而，有趣的是，研究人員證實，即使消除了慣性矩作為設計參數，該配置仍然是最理想的。

他們還分析了其中一種測試地點的各種渦輪機設計的平均能源成本(LCOE)，并找到了經濟上可行的選擇所必需的葉片特性值。該站點的最佳設計配置產生的電力成本比全國平均電力單價低10%。

“這還不是研究的終點，我認為我們還需要對渦輪機的設計配置及其運行條件進行更多的研究，以提高渦輪機捕獲的能量。[...]令人興奮， ”該項目的首席研究員之一林阮(Lam Nguyen)說。Nguyen目前正在與一位前顧問一起擴展他的研究。

根據他們的結論，即VAWT的最佳設計配置可以降低電費，該團隊知道工作尚未完成。