Bladeless Wind Turbines: Ang Kinabukasan ng Malinis na Enerhiya

Ang mga mananaliksik mula sa University of Glasgow ay aktibong naglalaban para mapalakas ang kapangyarihan ng bladeless wind turbines (BWTs). Sa ganito, nagbigay sila ng mga ideya na nakuha mula sa computer simulations¹ ng mga turbinang ito, na nakilala ang pinakamahusay na disenyo para sa mga modelo sa hinaharap.

Sinabi ng mga mananaliksik:

“Ang mga paghahanap ay makakatulong sa industriya ng renewables na kunin ang BWTs, na hanggang ngayon ay nasa maagang yugto ng pananaliksik at pagbuo, mula sa maliliit na eksperimento sa buong bansa hanggang sa praktikal na anyo ng paggawa ng kuryente para sa mga pambansang grid ng kuryente.”

Ang bladeless wind turbines ay isang umuunlad na anyo ng pamamaraan ng paggawa ng kuryente mula sa hangin na pangunahing tinutugon ng mga mananaliksik. Gayunpaman, mabilis silang nakakuha ng pansin, kasama ang kanilang merkado na lumalaki ng pareho.

Noong 2022, ang sukat ng merkado ng bladeless wind turbines sa buong mundo ay tinatayang $60.5 bilyon at inaasahang lalampas sa $116 bilyon hanggang 2030, dahil sa tumataas na pangangailangan para sa malinis na enerhiya sa buong mundo.

Hindi tulad ng regular na wind turbines, ang bladeless wind turbines (BWTs) ay mas tahimik at kumukuha ng mas kaunting puwang. Din sila ay agad na umangkop sa mga pagbabago sa direksyon ng hangin, kaya sila ay napakabisa sa mga urbanong setting na may turbulent na hangin.

Isa pang malaking pakinabang ng BWTs ay ang pagbabawas ng epekto sa kapaligiran, lalo na sa mga hayop. Para sa mga ibon, ang mga turbinang may blade ay nagdaragdag ng panganib ng mga collision dahil ang mabilis na umiikot na blade sa mga turbinang ito ay maaaring magmukhang blur o invisible. Ang mga bladeless na turbinang ito ay gumagalaw ng mas kaunti, kaya ang mga hayop tulad ng ibon ay mas madaling maiiwasan.

Ang mababang timbang at mas mababang sentro ng grabidad ng BWTs, samakatuwid, ay nababawasan ang pangangailangan para sa pundasyon, kaya naman pinapadali ang pag-install ng mga bladeless na turbinang ito.

Ang mas simple na disenyo ng mga turbinang ito ay nangangailangan ng mas kaunting pagpapanatili kaysa sa mga normal na turbinang, kaya naman nadadagdagan ang kanilang mahabang buhay.

Pindutin ito upang malaman kung kaya ba ng wind energy na magpakain sa buong mundo.

Ano ang Bladeless Wind Turbines at Paano ito Gumagana?

Nakuha mula sa mga likas na yaman na nagpapanumbalik, ang malinis na enerhiya ay susi sa paglipat sa mga sistema ng enerhiya na mas kaunti ang carbon at mas masustansya.

Kasama sa mga mapagkukunan ng malinis na enerhiya ang hangin, liwanag ng araw, ulan, alon, mga daluyong dagat, init ng lupa, at biomass. Ang mga mapagkukunan na ito ay mahalaga hindi lamang sa pagbawas ng ating dependensiya sa mga fossil fuel kundi rin sa pagbawas ng pagbabago ng klima.

Sa mga mapagkukunan ng malinis na enerhiya, ang enerhiya mula sa hangin ay isang mabilis na lumalagong mapagkukunan. Noong 2024, ang mga mapagkukunan ng malinis na enerhiya at nuklear ay nagbigay ng halos 41% ng paggawa ng kuryente sa buong mundo. Sa mga mapagkukunan ng malinis na enerhiya, ang solar ay may pinakamalaking kontribusyon, sinundan ng paggawa ng kuryente mula sa hangin, na lumago hanggang 8.1% ng paggawa ng kuryente sa buong mundo.

Ayon sa International Energy Agency (IEA), ang solar PV at hangin ay inaasahang magkakaroon ng 95% ng lahat ng karagdagan sa kapasidad ng malinis na enerhiya hanggang 2030.

Upang magamit ang enerhiya mula sa hangin, ang mga wind turbine ay karaniwang ginagamit, na nagbabago ng mechanical energy ng hangin sa kuryente. Gayunpaman, may isang alternatibong paraan upang magamit ang enerhiya mula sa hangin sa pamamagitan ng mga disenyo ng pagkukuha ng enerhiya na batay sa aeroelastic vibration ng mga flexible na estruktura.

Sa nakalipas na dalawang dekada, ang aeroelastic energy harvesting ay nakakuha ng maraming atensyon, lalo na sa vortex-induced vibration (VIV) ng mga cylindrical na hugis. Ang teknolohiyang VIV ay nakakuha ng malaking interes, na humantong sa iba’t ibang numerical modeling at experimental research.

Ang vortex-induced vibration ay pinapataas ng alternate shedding ng vortices mula sa anumang panig ng mga hugis na hindi maayos. Ito ay humahantong sa regular na lift at drag forces pati na rin ang malalaking cross-flow oscillations sa mga estruktura.

Kapag ang frequency ng vortex shedding ay sumusunod sa natural frequency ng estruktura, ito ay humahantong sa unstable motion at oscillations ng napakalaking amplitude. Ang pag-uugali na ito ay kilala bilang lock-in phenomenon.

Isang inobasyon na konsepto upang magamit ang enerhiya mula sa hangin sa pamamagitan ng pagkuha ng mga estruktura ng high-amplitude oscillations sa presensya ng VIV at lock-in ay ang bladeless wind turbines (BWT).

Ang isang BWT ay epektibong kumikilos bilang isang hugis na hindi maayos na inilagay sa isang fluid flow na lumilikha ng vortices sa pamamagitan ng paghihiwalay ng flow mula sa ibabaw nito. Sa ganitong paraan, ang BWT ay nagpapakita ng napakalaking potensyal para sa output ng kuryente sa loob ng isang partikular na hanay ng bilis ng hangin. Kaya, ang pagdidisenyo ng mga bladeless na turbinang may mas malakas na oscillation magnitude ay maaaring mapalakas ang kanilang output ng kuryente pati na rin ang hanay ng operational wind speed.

Dahil sa potensyal ng BWTs sa pagkuha ng malinis na enerhiya, ang mga pagsisikap upang magamit ang VIV para sa paggawa ng kuryente ay ginagawa sa mga maliit na scale ng output ng kuryente, mula 1 hanggang 100 W.

Ang mga pag-aaral ay isinagawa upang subukan ang relasyon sa pagitan ng output ng kuryente ng BWT at mga variable ng disenyo tulad ng haba ng mast, timbang, at bilis ng hangin. Bukod dito, ang pananaliksik ay sinusubukan ang hanay ng operational wind speed ng BWT sa pamamagitan ng isang sistema ng pagtugma. Ngunit hindi pa rin malinaw ang kahusayan ng mga bladeless na wind turbine.

Dahil ang hangin ay hindi isang limitadong mapagkukunan, mahalaga na matukoy kung ang maximum efficiency ay humahantong sa maximum output ng kuryente ng BWT.

Gayunpaman, hindi pa rin alam kung ang output ng kuryente ay maaaring mapalakas para sa constant input wind power. Bukod dito, may kakulangan ng fluid-structure interaction modeling ng mga bladeless na wind turbine, na maaaring gamitin upang imbestigahan ang mga parameter ng mga turbinang ito at makakuha ng mga sagot sa kanilang kahusayan.

Kaya, ang pinakabagong pag-aaral ng mga mananaliksik ng University of Glasgow ay naglalayong tulungan ang mga kasalukuyang inisyatiba sa paglaki ng mga umiiral na modelo ng BWT, na ngayon ay nasa maliliit na scale, para sa mga aplikasyon sa malalaking sukat sa mga offshore site.

Ang pananaliksik na ito ay sumasagot sa mga tanong tungkol sa kahusayan at output ng kuryente ng mga bladeless na wind turbine sa pamamagitan ng pagbuo ng isang simple na numerical model upang imbestigahan ang physical mechanism ng VIVs dahil sa BWTs. Ang mga mananaliksik ay nagbigay ng isang komprehensibong analytical framework, na nakatuon sa kritikal na hamon ng pag-optimisa ng BWTs para sa maximum power extraction habang pinapanatili ang integridad ng estruktura.

Makakumpitensya ba ang mga Bladeless Wind Turbines sa mga Tradisyonal na Turbina?

Ang mga konbensional na wind turbine na may blade ay isang tanyag na paraan ng pagbabago ng hangin sa kuryente sa loob ng mahabang panahon na. Ang mga turbinang ito ay direktang nagbabago ng kinetic energy ng hangin sa rotational blade motion, na pagkatapos ay nagpapatakbo ng isang generator upang lumikha ng kuryente.

Ang mga bladeless wind turbine, o BWTs, ay gumagana sa ibang prinsipyo kaysa sa mga turbinang may blade. Ang pangunahing prinsipyo dito ay VIV, at sa halip ng mga blade, ang mga turbinang ito ay gumagamit ng matayog, makitid, at cylindrical na mga mast na nag-vibrate o nag-ugoy sa hangin.

Upang magbuo ng mga bladeless wind turbine (BWTs) para sa maximum efficiency, ang team ng mga mananaliksik mula sa University of Glasgow ay tumakbo ng libu-libong simulasyon ng mga disenyo ng BWT.

Ito ay nagpahintulot sa kanila na makahanap ng pinakamahusay na punto na nakapagpapalakas ng paggawa ng kuryente nang hindi nakakasira sa lakas ng estruktura. Ayon kay Dr. Wrik Mallik, ng James Watt School of Engineering:

“Ang pag-aaral na ito ay nagpapakita, sa unang pagkakataon, na, sa kabila ng inaasahan, ang estruktura na may pinakamataas na kahusayan para sa pagkuha ng enerhiya ay hindi talaga ang estruktura na nagbibigay ng pinakamataas na output ng kuryente. Sa halip, nakilala namin ang ideal na midpoint sa pagitan ng mga variable ng disenyo upang mapalakas ang kakayahan ng BWTs na lumikha ng kuryente habang pinapanatili ang kanilang lakas ng estruktura.”

Ang mga paghahanap ng pag-aaral ay nagbigay ng ideya sa kung paano ang mga dimensyon ng mast, kabilang ang lapad at taas, ay nakakaapekto hindi lamang sa halaga ng kuryente na ginawa kundi pati na rin sa integridad ng estruktura ng mga turbinang ito.

Ito ay nakita ang isang trade-off na hindi pa nakilala, na ang pagtaas ng diameter ng mast ay pinalakas ang kahusayan at pagkuha ng enerhiya, ngunit ang maximum efficiency ng 6% at maximum power ng 600 Watts ay naabot sa pamamagitan ng mga iba’t ibang geometric configuration.

Gayunpaman, ang mga configuration na pinagsama para sa output ng kuryente ay lumampas sa mga limitasyon ng lakas ng estruktura, habang ang mga configuration na pinagsama para sa maximum efficiency ay nagbigay ng suboptimal na paggawa ng kuryente.

Kaya, ang ideal na disenyo ay isang mast na may taas na 31.4 pulgada o 80 sentimetro, na may diameter na 25.4 pulgada o 65 sentimetro, ayon sa mga paghahanap ng pag-aaral na inilathala sa Renewable Energy.

Ang ganitong optimal na balanseng lakas ay may kakayahan na magbigay ng 460 watts ng kuryente, na isang mahusay na pagtatrabaho kaysa sa mga kasalukuyang prototype na may maximum output na 100 watts.

“Sa hinaharap, ang mga BWTs ay maaaring magkaroon ng isang mahalagang papel sa paggawa ng kuryente mula sa hangin sa mga urbanong kapaligiran, kung saan ang mga konbensional na wind turbine ay hindi gaanong useful.”

– Dr. Malik

Ang mga paghahanap ng pag-aaral ay maaaring magkaroon ng isang mahalagang papel sa pagtiyak ng lakas ng estruktura sa mga hangin na nasa hanay ng 20 hanggang 70 milya bawat oras (mph). Ayon sa mga mananaliksik, ang kanilang metodolohiya ay maaaring magpahintulot sa paglaki ng mga bladeless wind turbine para sa paggawa ng 1,000 watts (1 kilowatt) o higit pa.

Sa pag-aaral na ito, ang ideya ay upang himukin ang industriya na magbuo ng mga bagong prototype ng mga bladeless wind turbine (BWTs) sa pamamagitan ng pagpapakita ng pinakamahusay na disenyo para sa BWTs.

“Ang pag-alis ng ilang mga pagtaya na kasangkot sa pag-refine ng mga prototype ay maaaring tulungan ang mga BWTs na lumapit sa pagiging isang mas mahalagang bahagi ng toolbox ng mundo para sa pag-abot sa net-zero sa pamamagitan ng mga mapagkukunan ng malinis na enerhiya.”

– Professor Sondipon Adhikari, James Watt School of Engineering

Ayon kay Adhikari, ang mga inhinyero ay nagpaplano na magpatuloy sa pag-refine ng kanilang pag-unawa sa disenyo ng BWT at kung paano nila magagamit ang teknolohiya para sa iba’t ibang aplikasyon.

Silay din ay “nais” na galugarin ang mga espesyal na disenyo ng mga materyales na tinatawag na metamaterials, na binuo upang magkaroon ng mga katangian na hindi matatagpuan sa kalikasan, sa kung paano nila magagamit ang mga ito upang “mapalakas ang kahusayan ng mga BWTs sa mga darating na taon”.

Mga Bagong Disenyo at Materyales para sa Mga Susunod na Henerasyon ng BWTs

Sa isang ibang pag-aaral², na isinagawa ng mga mananaliksik mula sa Alexandria University noong nakaraang taon, dalawang bagong mekanismo ang ipinakilala upang magdisenyo ng mga BWTs upang malutas ang mga operational na limitasyon ng mga bladeless na wind turbine, na nilikha ng lock-in phenomenon, na naglilimita sa kanila sa isang maliit na hanay malapit sa structural natural frequency.

Ang mga mekanismong ipinakilala ay ang tuning mass mechanism at ang elastic tuning mechanism, na nagpapahintulot sa operasyon sa isang malawak na hanay ng bilis ng hangin mula 2 hanggang 10 m/s.

Ang mga paghahanap ng pag-aaral ay nagpapakita rin na ang paggamit ng equivalent mass at polar mass moment of inertia ng mast unit sa libreng dulo ng cantilevered beam ay mahalaga sa pagdisenyo ng turbinang ito at upang matiyak na ito ay sumusunod sa mga kondisyon ng lock-in.

Ang layunin ng pag-aaral ay upang panatilihin ang ideal na pagtatrabaho sa pamamagitan ng pagkontrol ng natural frequency ng turbinang ito sa pamamagitan ng pag-implenta ng mga mekanismo.

Isang matematikal na modelo ay binuo upang ayusin ang natural frequency upang sumunod sa shedding frequency sa tinukoy na bilis ng hangin. Ang pagpapatunay ng modelo ay nagpapakita ng mataas na katumpakan.

Ang unang mekanismo ay maaaring makamit ng 99.2% na pagtaas sa mechanical efficiency sa 7 m/s, ngunit upang makakuha ng mas mataas na flexural o bending modulus values, ang pangalawang mekanismo ay kailangang isama upang mapababa ang kabuuang sukat ng turbinang ito. Ang pinagsamang approach ay pinalakas ang kahusayan ng 55.7%.

Bukod sa mga mekanismo ng pagtugma, ang pagpili ng mga materyales na angkop para sa mga flexible na bahagi ng turbinang ito ay kritikal, ayon sa pag-aaral, upang matiyak ang sapat na lakas at pagtatrabaho, dahil ang mga ito ay nakakaapekto sa kabuuang katigasan ng estruktura, na siya namang nakakaapekto sa natural frequency ng estruktura, na naman ay nakakaapekto sa lahat ng pagtatrabaho ng BWT.

Ang pag-aaral ay nag-ulat na ang carbon at glass fibers ay ang mga pinakamahusay na materyales para sa paggawa ng mga pangunahing bahagi ng BWTs.

Ang mga mechanical properties ng composite materials, ayon sa pag-aaral, ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagbabago ng kanilang mga parameter ng paggawa, tulad ng bilang ng mga layer at kanilang orientasyon, na nagpapahintulot sa pagkustomisa ng lakas, katigasan, at iba pang mga katangian upang matugunan ang mga partikular na pangangailangan para sa iba’t ibang aplikasyon.

Bagaman ang teknolohiya ay nasa maagang yugto pa lamang ng pagbuo at limitado sa mga laboratoryo at eksperimental na setting, ito ay nagsisimulang magpakita ng mga tunay na aplikasyon sa mundo.

Noong nakaraang taon, ang BMW Group ay nagsimulang magprito ng bladeless wind energy unit. Ang kompanya ng kotse ay nag-install ng bladeless wind energy unit mula sa Aeromine Technologies sa kanilang pabrika ng MINI sa Oxford.

Ang pabrika na ito ay magiging isang testing site para sa teknolohiya, kasama ang pag-evaluate ng potensyal ng unit na mapabuti ang efficiency ng enerhiya sa buong kompanya at mga gusali sa buong mundo at mga kompleks ng negosyo sa UK.

Ang wind energy unit ng Aeromine ay na-install sa gilid ng isang gusali, na nakatutok sa hangin. Ang mga vertical airfoil ng unit, na tulad ng mga pakpak, ay lumilikha ng isang vacuum effect, na nag-eextract ng hangin sa likod ng isang internal propeller upang lumikha ng malinis at berdeng kuryente.

“Ang aming ‘motionless’ wind energy technology ay idinisenyo upang magtrabaho nang maayos kasama ang mga sistema ng solar, na nagpapalakas ng output ng malinis na enerhiya mula sa mga rooftop habang tinutugunan ang mga hamon tulad ng ingay, vibrasyon, at epekto sa mga hayop. Kami ay excited na makita kung paano ang unang installation na ito ay maaaring humantong sa mga mas malawak na aplikasyon sa buong mga pasilidad ng BMW.”

– Claus Lønborg, managing director sa Aeromine Technologies.

Pindutin ito upang malaman tungkol sa motionless wind energy

Investing in Wind Energy

Sa sektor ng wind energy, ang General Electric (GE ) ay isa sa pinakamalaking tagagawa ng wind turbine sa pamamagitan ng kanilang subsidiary na GE Vernova (GEV ), isang global energy company na nagdidisenyo, nagmamanupaktura, at nagpapadala ng mga teknolohiya upang lumikha ng isang sustainable electric power system. Ang kanilang mga segmento ay kinabibilangan ng Power, na may pagtuon sa hydro, gas, steam, at nuclear; Wind, na kinabibilangan ng onshore at offshore wind turbines at blades; at Electrification, na kinabibilangan ng power conversion, grid solutions, solar, at storage solutions.

Ang kompanya ay may halos 120 gigawatts (GW) ng enerhiya na na-install sa buong kanilang fleet ng 57,000 wind turbines na nag-oopera sa mahigit 4 bilyong oras sa buong mundo.

GE Vernova (GEV )

Sa isang market cap na $132.9 bilyon, ang mga stock ng GEV ay kasalukuyang nagtatrade sa $486, na tumaas ng mahigit 48% sa loob ng taon. Ito ay may EPS (TTM) na 6.94 at P/E (TTM) na 70.18, habang ang dividend yield na inaalok ay 0.21%.

Noong Abril, ang kompanya ay nag-ulat ng kanilang unang quarter ng 2025 financial results, na nagpapakita ng revenue na $8 bilyon, net income na $0.3 bilyon, at $1.2 bilyon na cash mula sa operating activities. Ang GE Vernova ay nag-ulat din ng 8% na pagtaas sa mga order na $10.2 bilyon.

Ang cash balance sa pagtatapos ng quarter ay $8.1 bilyon. Samantala, $1.3 bilyon ay naibalik sa mga stockholder.

“Nagbigay kami ng mga mahusay na resulta sa unang quarter at ang aming mga negosyo ay nagpatuloy na magtrabaho nang maayos. Nagtaas kami ng aming backlog ng equipment at services, naagang pinabuti ang mga margin sa bawat segment, at nagbalik kami ng malaking halaga ng kapital sa aming mga stockholder. Excited ako sa kung ano ang nasa harapan habang kami ay nasa simula pa lamang ng electricity investment supercycle.”

– CEO Scott Strazik

Ang wind business ng GE Vernova, gayunpaman, ay nagpakita ng isang magkahalo na pagganap habang hinaharap ang mga hamon sa offshore wind habang ang onshore wind activity ay nagtatala ng paglago.

Bilang resulta, ang onshore delivery ay tumaas, na suportado ng pagpapabuti ng pricing, habang ang kanilang offshore operations ay nakaranas ng contractions. Ngunit habang ang segment ng wind ay nanatiling loss-making, ito ay nagpapakita ng mga senyales ng pagbuti.

Ang mga order ng wind business ng GE Vernova ay umabot sa $0.6 bilyon, habang ang revenue ay naitala sa $1.8 bilyon. Ang kompanya ay naglaan din ng higit sa $100 milyon sa panahong ito upang mapalakas ang pagganap ng kanilang fleet.

Noong nakaraang buwan, ang GE Vernova ay nag-anunsyo na ginagamit nila ang kapangyarihan ng robotics at AI upang masubaybayan ang kalidad ng bawat blade na kanilang ginagawa, pati na rin ang kalidad ng mga raw materials bago ang pagmumold at assembly. Sa mahabang termino, ang AI-enabled quality capability ay inaasahang magpapabuti sa buhay ng mga kritikal na komponente at, sa gayon, sa buhay ng mga turbinang ito.

Pinakabagong Balita at Pag-unlad sa GE Vernova (GEV) Stock

Pagwawakas: Ang Kinabukasan ba ng Bladeless Wind Turbines?

Ang mga konbensional na wind turbine na may blade ay mahalaga para sa mabisang pagkuha ng enerhiya mula sa hangin, ngunit mayroon silang ilang malalang mga limitasyon, tulad ng mataas na gastos sa pag-install, polusyon sa ingay, regular na pagpapanatili, mga epekto sa kapaligiran at visual, limitasyon sa konstruksiyon sa mga urbanong lugar, at efficient na operasyon lamang sa mataas na bilis ng hangin.

Ang lahat ng mga kadahilanang ito ay humantong sa pagbuo ng mga alternatibong teknolohiya, na ang mga bladeless wind turbine (BWTs) ay kumakatawan sa isang umuunlad at nakakagiliw na bagong kabanata sa teknolohiyang malinis na enerhiya.

Sa mga BWTs, ang galaw ng hangin ay lumilikha ng mga vortices, na nagpapagalaw sa buong estruktura, at kapag ang pag-ugoy na galaw ay sumusunod sa natural vibration frequency ng estruktura, ang galaw ay napakalakas. Ang pinagbuting galaw o vibrasyon ay pagkatapos ay binabago sa kuryente. Bagaman ang teknolohiya ay malakas, ito ay nasa maagang yugto pa lamang ng pagbuo.

Habang ang mga mananaliksik ay nag-o-optimisa ng mga disenyo na makakamit ng mas mataas na output at mas mahusay na integridad ng estruktura, ang mga BWTs ay maaaring magiging mahalagang karagdagan sa mga portfolio ng enerhiya.

Habang ang pangangailangan sa malinis na enerhiya ay patuloy na tumataas at ang mga kasalukuyang pananaliksik ay tumutulong sa paglaki ng inobasyon sa mga solusyong pangkomersiyo, makakapagpatuloy tayo sa ating paglalakbay patungo sa isang kinabukasang may net-zero.

Pindutin ito upang makita ang listahan ng mga pinakamahusay na stock ng wind energy.

Mga Pag-aaral na Tinutukoy:

1. Breen, J.; Mallik, W.; Adhikari, S. Performance Analysis and Geometric Optimization of Bladeless Wind Turbines Using Wake Oscillator Model. Renew. Energy 2025, 215, 123549. https://doi.org/10.1016/j.renene.2025.123549

2. Mohamed, Z.; Soliman, M.; Feteha, M.; et al. A Novel Optimal Design Approach for Bladeless Wind Turbines Considering Mechanical Properties of Composite Materials Used. Sci. Rep. 2025, 15, 1355. https://doi.org/10.1038/s41598-024-82385-9