近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，清潔能源受到廣泛的歡迎，風(fēng)力發(fā)電也是其中之一。目前，大多數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)都幾乎有20層樓那么高，并且還帶有三個(gè)200英尺左右長(zhǎng)的葉片，當(dāng)這些葉片隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)就會(huì)產(chǎn)生電能，但同時(shí)也會(huì)絞殺那些飛近風(fēng)機(jī)的鳥類。美國(guó)有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，每年全美有接近60萬(wàn)只鳥類死在這些風(fēng)力發(fā)電機(jī)巨大的渦輪葉片下。不過(guò)，如今這一問(wèn)題似乎即將破解。
Vortex Bladeless公司打造的沒有葉片的風(fēng)機(jī)
來(lái)自西班牙的科技公司Vortex Bladeless打造出了沒有葉片的風(fēng)機(jī)。據(jù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)介紹，這種看起來(lái)像一根桅桿的風(fēng)機(jī)有著“完全不同的發(fā)電原理”，它不依靠旋轉(zhuǎn)的葉片或者任何有損耗的活動(dòng)，而是利用了一種困擾建筑師和工程師多年的風(fēng)的效應(yīng)——“渦旋脫落效應(yīng)”(vortex shedding effect)，即當(dāng)風(fēng)碰到建筑物并在其表面流動(dòng)時(shí)，氣流會(huì)發(fā)生變化，并在自己的尾端產(chǎn)生循環(huán)渦流，這使得風(fēng)機(jī)能夠像巨大的稻草一樣在風(fēng)中搖擺不定，從而發(fā)電。
研究人員解釋稱，其實(shí)這一原理叫做“卡門渦街”(Krmn vortex street)，因匈牙利裔美國(guó)空氣動(dòng)力學(xué)家西奧多˙馮˙卡門最先從理論上闡明而得名。是指在流體中安置阻流體，在特定條件下會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的邊界層分離，阻流體下游的兩側(cè)，會(huì)產(chǎn)生兩道非對(duì)稱地排列的旋渦，其中一側(cè)的旋渦循時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，另一旋渦則反方向旋轉(zhuǎn)，這兩排旋渦相互交錯(cuò)排列，各個(gè)旋渦和對(duì)面兩個(gè)旋渦的中間點(diǎn)對(duì)齊，就如街道兩邊的街燈一樣，是一種重復(fù)的旋渦。
Vortex Bladeless的工程師所做的并不是避免這種空氣動(dòng)力失穩(wěn)現(xiàn)象，而是借助渦旋脫落效應(yīng)，對(duì)它引起的擺動(dòng)加以利用，從而獲取能量。這種桅桿形狀的風(fēng)機(jī)包括一根固定的桅桿、一臺(tái)發(fā)電機(jī)，以及半剛性的玻璃纖維圓柱體，以保證其可以在風(fēng)中來(lái)回?cái)[動(dòng)。其中，發(fā)電機(jī)和桅桿之間沒有彼此連接的活動(dòng)部件。同時(shí)，發(fā)電機(jī)是一套由磁耦合裝置組成的系統(tǒng)，這意味著它沒有需要潤(rùn)滑的齒輪，而整個(gè)系統(tǒng)只需要較少的維護(hù)保養(yǎng)。
據(jù)Vortex Bladeless聯(lián)合創(chuàng)始人之一大衛(wèi)˙蘇瑞爾˙普弗特(David Suriol Puigvert)介紹，一套無(wú)葉片的桅桿形風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的成本要顯著低于傳統(tǒng)風(fēng)力渦輪機(jī)。該公司的數(shù)據(jù)顯示，此種無(wú)葉片風(fēng)機(jī)的制造成本比傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)低53%左右，同時(shí)還能減少高達(dá)80%的維護(hù)費(fèi)用。此外，無(wú)葉片風(fēng)機(jī)相比常規(guī)的有葉片風(fēng)機(jī)，還能降低近40%的碳排放和發(fā)電成本。與此同時(shí)，由于沒有葉片，此種風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)也十分安靜，能夠最大程度地降低對(duì)風(fēng)機(jī)所在地的環(huán)境影響，并且不會(huì)再威脅鳥類的生存。
不過(guò)，雖然這項(xiàng)技術(shù)在概念上已經(jīng)十分成熟，但是它目前還在接受實(shí)地測(cè)試和調(diào)整。據(jù)了解，Vortex Bladeless公司最初將目光瞄準(zhǔn)了大型發(fā)電設(shè)備，主攻開發(fā)1兆瓦及以上裝機(jī)容量的大型風(fēng)機(jī)，希望用于大規(guī)模發(fā)電。據(jù)普弗特透露，這目前仍是該公司的長(zhǎng)期目標(biāo)，預(yù)計(jì)將在3年之后向市場(chǎng)推出一款1兆瓦的發(fā)電機(jī)。
考慮到風(fēng)機(jī)沒有葉片，占據(jù)空間更小，Vortex Bladeless公司也開始關(guān)注小型風(fēng)機(jī)的開發(fā)。目前，公司已將短期目標(biāo)定為打造一款高約13米、裝機(jī)僅4千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。Vortex Bladeless希望把這款發(fā)電機(jī)跟太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)組合起來(lái)使用，其目標(biāo)受眾主要是那些沒有接入電網(wǎng)或希望脫離電網(wǎng)的家庭用戶。
此外，該公司還在開發(fā)一款高度僅有3米左右的迷你型無(wú)葉片風(fēng)機(jī)，裝機(jī)100瓦。Vortex Bladeless認(rèn)為，這款名為Vortex Atlantis的產(chǎn)品將能在未接入電網(wǎng)的地區(qū)使用，這對(duì)許多缺乏電力供應(yīng)而又經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)而言，將是很好的選擇。與裝機(jī)4千瓦的風(fēng)機(jī)一樣，這款迷你型風(fēng)機(jī)將跟太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)組合使用。預(yù)計(jì)再過(guò)大約一年時(shí)間，這些設(shè)備就能上市銷售。此外，Vortex Bladeless預(yù)計(jì)在約3年之后向市場(chǎng)推出一款1兆瓦的發(fā)電機(jī)。
普弗特介紹說(shuō)，公司已經(jīng)籌集了超過(guò)100萬(wàn)歐元的歐洲私人和公共資金，有望在今年年內(nèi)推出準(zhǔn)商用的原型機(jī)。而據(jù)福布斯新聞網(wǎng)報(bào)道，迄今為止，Vortex Bladeless的研發(fā)資金主要來(lái)自雷普索爾基金會(huì)撥款、西班牙政府貸款，以及西班牙的風(fēng)險(xiǎn)投資和天使投資。目前，該公司已經(jīng)將總部遷到美國(guó)波士頓，并與哈佛大學(xué)、SunEdison公司及IDEO公司展開合作。
