За повідомленням видання ПМ, вітрова енергетика виробляє 4% від всієї споживаної людством енергії, але у вітряків є величезний недолік: вони працюють в повну силу лише тоді, коли дме сильний вітер. Але незабаром проблема може зникнути: вчені, надихнувшись гнучкими крилами комах, розробили лопаті турбін, що збільшують корисний вихід на 35%.
Підвищення ефективності роботи турбіни полягає не просто в питанні про те, як змусити ротори обертатися швидше. Це не складно, але механізм, по-перше, зношується куди швидше, а по-друге, на великих швидкостях турбіни, як не парадоксально, стають менш ефективні, блокуючи стрімко обертаючимися лопатями потік вітру як стіна зі сталі. Комерційне просування цього проекту може зробити один з найбільш екологічно чистих способів видобутку енергії в рази більше затребуваним.
Оптимальна кількість енергії можна отримати при проміжних швидкостях обертання, зазначає автор дослідження Вінсент Когнет, фізик з Паризького університету Сорбонни. Вся справа в тому, що для того, щоб ефективно проводити енергію, вітер повинен потрапляти на лопаті під певним кутом нахилу, передаючи генератору необхідну кількість крутного моменту. У крилах комах такої проблеми немає. Через гнучкості конструкції, крила бабок і бджіл здатні направити аеродинамічне навантаження у напрямку польоту, збільшуючи таким чином потужність. Якщо трапиться так, що комаха потрапить в повітряний потік, його крила зводять лобовий опір до мінімуму, що дозволяє уникати травм.
Когнет і його команда побудували невеликі прототипи з трьома різними стилями виконання роторного механізму. Один був абсолютно жорстким, інший дуже гнучким, а третій був проміжний варіант. Гнучкі турбіни були виготовлені з поліетилентерефталату, а жорстка — з синтетичних смол. Результати випробувань в аеродинамічній трубі показали, що найбільш гнучкі лопаті були надто млявими, а потім програвали в ефективності жорсткої турбіні. Однак проміжний варіант виявився найкращим, більше ніж на третину збільшивши потужність, а також дозволивши лопатям працювати в більш широкому діапазоні вітрових умов. Про це вчені розповіли в статті, опублікованій в журналі Proceedings of the Royal Society A: Mathematical and Physical Sciences.
Випробування також показали, що поліпшення відбувається в результаті зміни кута тангажу: у міру того, як лопаті вигиналися вперед і назад під дією сили вітру, кут нахилу злегка змінювався. Гострий кут нахилу (при яких турбіна візуально більш «відкрита») ефективніше при низьких швидкостях вітру, в той час як широкий кут краще підходить для високошвидкісного повітряного потоку. Справді, швидкий вітер збільшує швидкість обертання, через що лопаті ротора згинаються вперед і злегка змінюють кут нахилу, що допомагає генерувати більше енергії.
Наступним завданням, за словами Когнета, є масштабування технології від прототипу до повнорозмірної турбіни. «Ми повинні знайти матеріал, що володіє достатньою, але не надмірною гнучкістю, а також міцністю», говорить вчений.