Vertikaalteljelised tuugenid saavad tõhusaks ja kestvaks – äkki hakkamegi neid varsti rohkem nägema?

Kuigi horisontaalteljelised tuulegeneraatorid ehk sellised tuulikud, mille labad pöörlevad horisontaalse telje ümber, on tänapäeva tuuleenergiamaastikul valitsevad, ulatub vertikaalteljeliste tuulegeneraatorite konstruktsiooni ajalugu tagasi juba kaheksandasse sajandisse, mil sellisel viisil ehitati Lähis-Ida teraviljaveskeid. 

Need tuulikud pöörlevad tuule suhtes risti, pakkudes eelisena suuremat tuulikute rajamise tihedust, sest need võtavad enda alla vähem pinda. Lisaks on taoliste tuugenite töö tänu aeglasemale pöörlemisele vaiksem ning ka linnud ei satu nii tihti labadesse. Paraku on õhuvoolu ärakasutamine selliste tuulikute puhul vähemefektiivne ja sellepärast me taolisi elektrigeneraatoreid palju ei näegi.

École Polytechnique Fédérale de Lausanne’i (EPFL, Lausanne’i tehnikaülikool) inseneriteaduskonna õhuvoolu uurimise labori teadlased proovisid selle puuduse lahendada sensoritehnoloogia ja masinõppe kombinatsiooniga. Vastav teadustöö on avaldatud väljaandes Nature Communications.

Tiim pakus välja kaks vertikaalsete labade kallutusprofiili, mis suurendavad 200 protsenti turbiini efektiivsust ja vähendavad 77 protsenti struktuurile halvasti mõjuvat vibratsiooni.

Uurijad paigaldasid õhus toimivate jõudude hindamiseks ning sellist tüüpi tuulikute efektiivsust oluliselt vähendavate tuulepuhangutega võitlemiseks labadele ja teljele andurid. Labade liikumise nurga, kiiruse ja amplituudi muutmisega tekitati mitmesuguseid „kallutusprofiile“.

Kokku viidi läbi üle 3500 korduvkatse. Masinõppe algoritm, mis sarnanes evolutsioonilisele protsessile, tuvastas kõige vastupidavamad ja efektiivsemad kallutusprofiilid ning ühendas need omadused uute ja parendatud „järglaste“ loomiseks.

Teadlased avastasid, et labade nurga õige muutmine tõukab õhukeerise täpselt õigel ajal eemale, mille tulemuseks on allatuult tekkiv suurem võimsus. 

Sellised vertikaalteljelised tuulegeneraatorid on ideaalsed tuuleenergia saamiseks linnakeskkondades ja merel. Õhuvoolu juhtimine labade nurgaga võib sellist tüüpi tuulikute muresid leevendada. Seega võime neid varsti nii linnas kui merel rohkem kohata.