Пассивный торсион

У традиционных ветровых турбин лопасти слишком медленно реагируют на изменения скорости воздушного потока. Система поворота лопастей не успевает подстроиться под резкие порывы ветра. Хуже того: бывает нужна постоянная подстройка - буквально каждый оборот, если, например, скорости ветра у земли и наверху заметно различаются. И когда начинается буря, система управления вообще останавливает турбину, чтобы предотвратить её поломку.

В Институте ветроэнергетических систем Общества им. Фраунгофера (Fraunhofer IWES, Германия) в рамках проекта «Умные лопасти-2» создан прототип 20-метровой упругой лопасти, способной скручиваться вдоль собственной оси под напором ветра. Расчёт на то, что каждая лопасть и, следовательно, вся турбина будут испытывать меньшие нагрузки.

Для отработки технологии в Бремерхафене построена тестовая установка, где уже испытываются под нагрузкой инновационные лопасти, разработанные в Германском аэрокосмическом центре. Каким образом конструкция, обычно изготавливаемая из жёсткого стеклопластика, обрела гибкость, не сообщается. При тестировании лопасти нагружают лебёдками. Оптическая измерительная система отслеживает их деформации по основным осям и линейным координатам. Двухнедельный цикл испытаний имитирует экстремальные условия нагрузки лопастей в расчёте на то, что они должны будут прослужить не менее 20 лет.

Следующий этап проекта - перевозка лопастей в США, в Национальную лабораторию возобновляемых источников энергии, для испытаний в реальных условиях. Там выяснится, как на деле работает пассивная система скручивания лопастей и насколько она отвечает компьютерным расчётам.

На поверхностях лопастей будут размещены датчики давления, отслеживающие динамику воздушного потока. Для наглядности к лопастям будут прикреплены нити.

Удивительно, что инженеры начали пробовать давно известные природные решения (птицы, стрекозы и многие другие «летуны» имеют гибкие крылья) только после того, как упёрлись в пределы эффективности и выносливости жёстких структур.