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近年来,随着人们环保意识的增强,清洁能源受到广泛的欢迎,风力发电也是其中之一。目前,大多数运转中的风力发电机都几乎有20层楼那么高,并且还带有三个200英尺左右长的叶片,当这些叶片随风旋转就会产生电能,但同时也会绞杀那些飞近风机的鸟类。美国有统计数据显示,每年全美有接近60万只鸟类死在这些风力发电机巨大的涡轮叶片下。不过,如今这一问题似乎即将破解。
Vortex Bladeless公司打造的没有叶片的风机
来自西班牙的科技公司Vortex Bladeless打造出了没有叶片的风机。据设计团队介绍,这种看起来像一根桅杆的风机有着“完全不同的发电原理”,它不依靠旋转的叶片或者任何有损耗的活动,而是利用了一种困扰建筑师和工程师多年的风的效应——“涡旋脱落效应”(vortex shedding effect),即当风碰到建筑物并在其表面流动时,气流会发生变化,并在自己的尾端产生循环涡流,这使得风机能够像巨大的稻草一样在风中摇摆不定,从而发电。
研究人员解释称,其实这一原理叫做“卡门涡街”(Krmn vortex street),因匈牙利裔美国空气动力学家西奥多˙冯˙卡门最先从理论上阐明而得名。是指在流体中安置阻流体,在特定条件下会出现不稳定的边界层分离,阻流体下游的两侧,会产生两道非对称地排列的旋涡,其中一侧的旋涡循时针方向转动,另一旋涡则反方向旋转,这两排旋涡相互交错排列,各个旋涡和对面两个旋涡的中间点对齐,就如街道两边的街灯一样,是一种重复的旋涡。
Vortex Bladeless的工程师所做的并不是避免这种空气动力失稳现象,而是借助涡旋脱落效应,对它引起的摆动加以利用,从而获取能量。这种桅杆形状的风机包括一根固定的桅杆、一台发电机,以及半刚性的玻璃纤维圆柱体,以保证其可以在风中来回摆动。其中,发电机和桅杆之间没有彼此连接的活动部件。同时,发电机是一套由磁耦合装置组成的系统,这意味着它没有需要润滑的齿轮,而整个系统只需要较少的维护保养。
据Vortex Bladeless联合创始人之一大卫˙苏瑞尔˙普弗特(David Suriol Puigvert)介绍,一套无叶片的桅杆形风力发电机系统的成本要显著低于传统风力涡轮机。该公司的数据显示,此种无叶片风机的制造成本比传统风机低53%左右,同时还能减少高达80%的维护费用。此外,无叶片风机相比常规的有叶片风机,还能降低近40%的碳排放和发电成本。与此同时,由于没有叶片,此种风机运转起来也十分安静,能够最大程度地降低对风机所在地的环境影响,并且不会再威胁鸟类的生存。
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