垂直轴风力涡轮机可为城市和郊区提供更便宜的电力

根据能源部的预测，到2030年，风能可为提供20%的电力。这促使犹他大学机械工程系的研究人员开始研究风力发电的性能和财务效益。城市和郊区的垂直轴风力涡轮机(VAWT)。

VAWT是一种风 轮机设计，其中发电机在塔中垂直定向，而不是水平地位于顶部。尽管有许多VAWT设计，但本研究中使用的设计称为直叶片Darrieus型或H转子涡轮机。

研究人员认为，小型VAWT具有在高湍流条件下有效运行的能力，这使其成为城市和郊区环境中理想的能量收集装置。在本周的《可再生与可持续能源杂志》上的一篇文章中，作者提出的结果表明，优化设计的VAWT系统可以在经济上与城市和郊区的化石燃料发电厂竞争，甚至可以带头实现零净排放能源建筑或城市。

为了确定结果，团队将实际的，时间解析的风速数据输入到数值模拟中，该数值模拟确定了运行一年中涡轮机捕获的总能量。他们的风数据来自2009年的3D声波风速计，该风速计安装在交通桩顶上，离地面约9米(30英尺)，位于俄克拉荷马州俄克拉何马城附近的9个城市和郊区。

研究人员模拟了13种不同的风力涡轮机配置，重点关注四个特定的设计参数：高度与直径的长宽比(H / D)，叶片翼型形状，涡轮机坚固性和涡轮机惯性矩。用于确定最佳设计配置的主要性能指标是一年中涡轮机捕获的能量相对于同一时期湍流中可用能量的百分比。

在这13种设计配置中，最佳的涡轮机设计具有最低的惯性矩。然而，有趣的是，研究人员证实，即使消除了惯性矩作为设计参数，该配置仍然是最理想的。

他们还分析了其中一种测试地点的各种涡轮机设计的平均能源成本(LCOE)，并找到了经济上可行的选择所必需的叶片特性值。该站点的最佳设计配置产生的电力成本比全国平均电力单价低10%。

“这还不是研究的终点，我认为我们还需要对涡轮机的设计配置及其运行条件进行更多的研究，以提高涡轮机捕获的能量。[...]令人兴奋， ”该项目的首席研究员之一林阮(Lam Nguyen)说。Nguyen目前正在与一位前顾问一起扩展他的研究。

根据他们的结论，即VAWT的最佳设计配置可以降低电费，该团队知道工作尚未完成。