Akbabalardan ilham alan kanatçıklar, rüzgar türbinlerinin verimini %10 arttırıyor

Yeni bir çalışmada, And akbabasının sürtünmeyi azaltan aerodinamik kanatlarından ilham alınarak tasarlanan kanatçıklar, rüzgar türbini kanatlarına eklendiğinde enerji üretiminin %10 arttığı ortaya kondu.

3 ila 3.7 metre kanat açıklığına sahip olan And akbabası dünyanın en büyük uçan kuşu olma özelliğine sahip. 16 kg‘a varan ağırlığına rağmen kanatlarının aerodinamik yapısı, sürtünmeyi azaltarak, akbabanın günde 240 km’ye kadar kanat çırpmadan uçmasına imkan tanıyor.

Kanada’daki Alberta Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü’nden araştırmacılar, rüzgar türbini kanadına akbabadan ilham alan bir kanatçık takmanın sürtünmeyi azaltarak enerji üretimini artırıp artıramayacağını araştırdılar.

Sorun, kanat uçlarında oluşan girdaplar

Rüzgar türbinlerinden yüksek enerji elde etmek için aeorodinami büyük önem taşıyor. Türbinlerin verimliliğini azaltan en önemli şey, kaldırma kuvvetinin bir sonucu olarak oluşan indüklenen sürüklemedir. Kanat havayı yararken, üzerinde (emme tarafı) daha düşük hava basıncına sahip bir alan oluşur. Kanadın altındaki daha yüksek basınçlı hava (basınç tarafı), yukarıdaki daha düşük basınç alanıyla denge arar, bu da kanat uçlarında girdaplara yol açar. Yani hava, kanat uçlarında spiraller yaparak sürüklenir. Girdaplar hava akışını aşağı doğru saptırarak indüklenmiş sürükleme yaratır.

Modern uçak kanatlarında da kullanılıyor

Birçok modern uçak, uç girdaplarının etkisini en aza indirmek için kanatçıklar kullanarak indüklenen sürüklemeyi azaltırken, rüzgar türbinlerindeki kullanımı henüz başlangıç ​​aşamasında. Kanatçıklı rüzgar türbinleri üzerine yapılan araştırmalar, güç üretiminde bir artış olduğunu ancak çoğu zaman kanat ucunun uzatılması gerektiğini ortaya koydu. Bu da artışın kanatçıktan mı yoksa kanadın havayla temas eden alanındaki artıştan mı gerçekleştiğini tespit etmeyi zorlaştırıyor.

Sorunu açıklığa kavuşturmak için Alberta Üniversitesi araştırmacıları, akbaba kanatlarına dayalı kanatçıklar tasarlayan Kanadalı endüstriyel tasarım firması Biome Renewables‘a başvurdu. Biome, ‘Condor Projesi’ için doğadan ilham alan kanatçığını geliştirdi. 5,35 m uzunluğundaki kanatçık, rüzgar türbininin kanat ucuna sonradan takılmak üzere tasarlandı. Araştırmacılar, Biome’un kanatçığını rüzgar türbinine eklemenin güç üretimi üzerindeki etkisini tespit etmek için bilgisayar simülasyonunu kullandı.

Araştırmacılar, kanatçık eklemenin, kanadın açıklığı boyunca emme yüzeyi ile basınç yüzeyi arasındaki basınç farkını arttırdığını, bunun da türbinin torkunu ve güç üretimini arttırdığını buldu. Enerji üretimindeki ortalama artışın %10 seviyesinde olduğu tespit ettiler. Ve bu artışın sadece kanadın süpürülen alanındaki artıştan değil, kanatçıktan kaynaklanan aerodinamik değişikliklerden kaynaklandığı sonucuna vardılar.