jeśli ręce zegarów zegarowych obracają się nad ich twarzami w drugą stronę, byłby to kierunek znany jako „zgodnie z ruchem wskazówek zegara”. I tak samo wiernie opowiadali godzinę. Wygodnie jest mieć wszystkie wskazówki zegara obracające się w tym samym kierunku, ale to jest przypadek historii, który to kierunek. Podobnie, wydaje się arbitralnym, ale wydajnym wyborem producentów turbin wiatrowych, że łopaty prawie wszystkich tych urządzeń obracają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Jednak badanie przedstawione 4 maja na Zgromadzeniu Ogólnym Europejskiej Unii Nauk o Ziemi (które odbyło się online, a nie w Wiedniu, zgodnie z planem) sugeruje, że na półkuli północnej, gdzie znajduje się 96% tych turbin, uniwersalna zegarowość może być zła.
twoja przeglądarka nie obsługuje elementu <audio>.
ciesz się większą ilością dźwięku i podcastów na iOS lub Androida.
dla pojedynczej turbiny to naprawdę nie ma znaczenia. Ale turbiny są zwykle sadzone w grupach. Jeśli w takiej grupie jedna turbina jest za drugą, to ma to znaczenie, według Antonii Englberger z Niemieckiego Centrum lotniczego w Oberpfaffenhofen i jej współpracowników. Zbudowali komputerowy model, który symuluje przepływ powietrza nad turbiną obracającą się w dowolnym kierunku, a następnie oblicza wpływ, jaki ma to na drugą turbinę, z wiatrem pierwszej. Za dnia zespół stwierdza, że nie ma różnicy. Ale w nocy moc wyjściowa urządzenia z wiatrem może być do 23% wyższa, jeśli jego kolega pod wiatr obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.
przyczyna leży w nocnym zachowaniu dolnej kilkuset metrów atmosfery, znanej jako warstwa graniczna. W dzień promienie słoneczne ogrzewają ziemię, która ogrzewa pobliskie powietrze, które unosi się w zawirowaniach turbulencji, powodując dobrze wymieszaną warstwę graniczną, która zachowuje się w ten sam sposób na wszystkich wysokościach. Konsekwencją dla turbiny wiatrowej jest to, że jej łopaty wirnika odczuwają tę samą prędkość i kierunek wiatru, niezależnie od tego, czy znajdują się na górze, czy na dole ich obrotu.
w nocy jednak Ziemia ochładza się. Wióry więc często odchodzą, a warstwa graniczna przestaje się mieszać. Tarcie z roślinnością lub budynkami oznacza teraz, że powietrze blisko ziemi porusza się wolniej niż powietrze wyżej w górę—efekt znany jako związane z wysokością ścinanie wiatru. A ilość ścinania, biorąc pod uwagę rozpiętość łopatek nowoczesnych turbin, jest na tyle duża, że obrót Ziemi może wejść w grę. To popycha poruszające się powietrze w prawo na półkuli północnej i w lewo na południu, zjawisko zwane siłą Coriolisa. Im szybszy przepływ powietrza, tym większe odchylenie. W ten sposób wiatr ścinanie rodzi wiatr veer, stopniowa zmiana kierunku z wysokością.
to ma znaczenie dla par turbin, ponieważ powietrze, które pcha się o łopatki urządzenia pod wiatr, a tym samym sprawia, że obracają się, powiedzmy, zgodnie z ruchem wskazówek zegara, samo jest odchylane przez te łopatki w innym kierunku. To zamienia go w burzliwy wake z obrotem (w tym przypadku) w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Ten obrót w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara koliduje z indukowaną przez Coriolisa tendencją wirowania niezakłóconego wiatru wokół stypy. A to utrudnia wake ’ owi zdolność do pobierania energii z otaczającego, niezakłóconego wiatru, a następnie uderzania w drugą turbinę z odnowionym vim.
w przypadku, gdy pierwsza turbina obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, wake będzie w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, dopasowując się w ten sposób do wiatru na półkuli północnej. Pozwala to uzyskać energię z otaczającego powietrza, aby dostarczyć ją do następnej turbiny-co jest odwrotne do tego, co dzieje się teraz. Na półkuli południowej wszystko działa odwrotnie, więc konwencjonalne turbiny działają najlepiej.
przerabianie fabryk w świetle odkrycia Dr Englbergera, aby turbiny działały przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, byłoby z pewnością drogie. Czy dodatkowa moc, którą można wycisnąć z wiatru w ten sposób, sprawiłaby, że byłoby to warte zachodu, wymagałoby o wiele więcej badań. Jej wynik pokazuje jednak, jak nawet pozornie arbitralne decyzje mogą mieć niezamierzone konsekwencje.■
ten artykuł ukazał się w dziale Nauka & technologia w wydaniu drukowanym pod nagłówkiem „Shear, veer, cheer”
