能源科技投資 Energytech Resources :馬格納斯型風力發電機

October 5,2009

圖一:馬格納斯效應原理~MECARO

在介紹馬格納斯型風力發電機之前,先來簡單說明一下馬格納斯效應原理!

所謂馬格納斯效應Magnus effect指的是球體或圓柱體在流體介質中運動,如果球體或圓柱體受到作用力出現自旋的情況時,則圓柱體上端或是下端的空氣流動方向將與圓柱體的自旋風向出現同向或反向(參考圖一)的情況!

根據白努力定律（Bernoulli's Principle）,當流體(液體或是氣體)的流動速度增加則壓力會減小,相反的如果流體的流動速度減少則壓力會加大。

所以,自旋的球體或圓柱體與空氣流動方向同向的一端,流動速度加快,該區壓力會變小;相反的,圓柱體與空氣流動方向反向的一端,因為流體流動速度減弱,該區所受到的壓力就會加大! 如此,就會出現馬格納斯效應,將自旋的球體或圓柱體由反向的高壓區推向同向的低壓區,形成球體或圓柱體改道的現象。

順道一提,馬格納斯效應可以用來解釋高爾夫球,還有棒球的指叉球,伸卡球與蝴蝶球的飄移現象。

圖二:Magnus effect power generator~John L. Borg and Catherine Borg

圖二介紹了Borg在1983提出的馬格納斯型發電機,該項發電機除了可以利用風力來驅動發電外,也可以應用在水中,利用水力來驅動發電。

從圖中我們可以看到,馬格納斯型發電機的葉片設計與我們習知的風力發電機不同,風機除了可以隨風吹動而整機旋轉外,葉片本身(旋轉圓柱)還可以自旋,產生馬格納斯型效應來進一步驅動發電機發電。

圖三:馬格納斯型風力發電裝置~MECARO

成立於1998年的日本MECARO,原本是一家製造生產用設備的公司,為了解決日本風向常常亂吹不固定的現象,因而發展出新一代的馬格納斯型風力發電機。

MECARO公司網頁上有介紹,第一艘運用馬格納斯效應的船隻是在1926年出現,同時成功的穿越了大西洋航行;而1983年起美國則有馬格納斯型風力發電機開始陸續試驗,不過並無法成功的有效運轉!

MECARO表示其中的重要因素是,為了讓表面光滑的旋轉圓柱出現自旋現象,所耗掉的風能,比馬格納斯效應所多增加的發電量還要大!

因此,MECARO發現了在旋轉圓柱表面安裝具有螺旋結構的突條(參考圖三),可以順利的以具有經濟效益的結果,來驅動具有螺旋狀突條結構設計的旋轉圓柱自旋,同時產生馬格納斯效應驅使風力發電機產生更好的發電效應!此外,由於馬格納斯型風機扭力大,風機葉片旋轉速度慢,還具有相對低噪音的優點。

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Posted by erventure at 樂多Roodo! │16:00 │回應(0) │引用(0) │風能

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