طراحی و توسعه یک توربین بادی ساوونیوس پیشرفته با قابلیتهای نوین

این مقاله یک مطالعه جامع و میان رشته ای بر روی توسعه توربین بادی ساوونیوس پیشرفته ارائه می دهد. سیستم های ارائه شده با به کارگیری فناوری های نوین در طراحی آیرودینامیک، کاهش نویز و کنترل هوشمند انرژی، توانسته است چالش های اصلی سیستم های بادی سنتی از جمله افت راندمان در بادهای مخالف، آلودگی صوتی ناشی از نوسانات جریان و اتلاف انرژی گرمایی را مرتفع کند. در این سیستم، پره های بی ضوی با لبه های گرد و دندانه دار باعث بهبود توزیع جریان و کاهش تنش های وارده شده و نویز تولیدی در بازه فرکانس ۱۱۱۰-۱۱۱۰ هرتز تا ۴٪ کاهش یافته است. استفاده از پوشش آئروژل سلولیکا با تخلخل ۵۹٪ در کنار طراحی دندانه دار، سطح نویز کلی را به حدود ۴ دسی بل کاهش می دهد. الگوریتم بهینه سازی انرژی مبتنی بر هوش مصنوعی با پردازش ورودی های حسگری به نرخ ۰٫۴۴ نمونه در ثانیه و تنظیمات سریع (کمتر از ۴٫۰ ثانیه) بهره وری تبدیل انرژی را از ۴۲٪ به بیش از ۹۰٪ افزایش داده است. همچنین، مبدل های ترموالکتریک مبتنی بر اسکوترودایت با بازده ۴۲٪ و سیستم خنک کننده ترموسیفون، دمای عملیاتی را در زیر ۲۴°سانتیگراد نگه داشته و بهره وری حرارتی را تا ۵۹٪ تضمین می کنند. در یک نمونه عملی، برای سرعت باد ۴ متر بر ثانیه توان موجود در باد حدود ۵۹۵۹ وات بوده و پس از اعمال ضریب تبدیل و کارایی عملی (۹۰٪)، تولید نهایی الکتریکی به حدود ۴۴۴ وات می رسد. طراحی مدولار سیستم همراه با استفاده از مواد کامپوزیتی و پوشش های نانویی، عمر مفید اجزا (بیش از ۴۹ سال) را افزایش و هزینه های نگهداری را تا ۴٪ کاهش داده است.

کلیدواژه ها:

توربین بادی ، ساوونیوس ، هوش مصنوعی ، آیرودینامیک ، انرژی تجدیدپذیر