Mga Bladeless na Turbina ng Hangin: Ang Hinaharap ng Malinis na Enerhiya

Ang mga mananaliksik mula sa University of Glasgow ay aktibong nagsusuri ng mga paraan upang mapataas ang kapangyarihan ng mga bladeless na turbina ng hangin (BWTs). Para dito, nagbigay sila ng mga pananaw na nakuha mula sa mga simulation ng computer¹ ng mga turbina, na tinutukoy ang pinakaepektibong mga disenyo para sa mga susunod na modelo.

The researchers said:

“Ang mga natuklasan ay maaaring makatulong sa industriya ng renewable na dalhin ang mga BWT, na nasa maagang yugto pa ng pananaliksik at pag-unlad, mula sa maliliit na eksperimento sa larangan patungo sa praktikal na anyo ng paglikha ng kuryente para sa pambansang grid ng kuryente.” 

Ang mga bladeless na turbina ng hangin ay isang umuunlad na anyo ng pamamaraan ng paglikha ng enerhiya mula sa hangin na pangunahing iniimbestigahan ng mga mananaliksik. Gayunpaman, mabilis silang nakakakuha ng pansin, at ang kanilang merkado ay lumalago rin nang mabilis.

Noong 2022, ang halaga ng pandaigdigang merkado ng mga bladeless na turbina ng hangin ay tinatayang nasa $60.5 billion at inaasahang lalagpas sa $116 bilyon pagsapit ng 2030, na pinapagana ng tumataas na pangangailangan para sa renewable na enerhiya sa buong mundo.

Hindi tulad ng karaniwang turbina ng hangin, ang mga bladeless na turbina ng hangin (BWTs) ay mas tahimik at kumukuha ng mas kaunting espasyo. Mas mabilis din silang nag-aangkop sa pagbabago ng direksyon ng hangin, na ginagawang napaka-kapaki-pakinabang sa mga urban na kapaligiran na may magulong hangin.

Isa pang malaking bentahe ng mga BWT ay nababawasan nila ang epekto sa kapaligiran, lalo na sa wildlife. Para sa mga ibon, ang mga turbina na may mga talim ay nagpapataas ng panganib ng banggaan dahil ang mabilis na umiikot na mga talim ay maaaring magmukhang blur o hindi makita. Ang mga bladeless na turbina ay mas kaunti ang galaw, na nagbibigay-daan sa mga hayop tulad ng mga ibon na mas madaling iwasan ito.

The low weight and lower center of gravity of BWTs, meanwhile, reduce the need for foundation, in turn, simplifying the installation of bladeless turbines.

Ang mas simpleng disenyo ng mga turbina na ito ay nangangailangan din ng mas kaunting pagpapanatili kumpara sa normal na turbina, na nagdaragdag ng kanilang buhay na serbisyo.

I-click dito upang malaman kung ang enerhiya ng hangin ay talagang kayang magbigay ng kuryente sa buong mundo.

Ano ang mga Bladeless na Turbina ng Hangin at Paano Ito Gumagana?

Ang mga renewable na enerhiya, na nagmumula sa likas na mapagkukunan na nagre-replenish, ay susi sa paglipat tungo sa mas kaunting carbon at mas napapanatiling mga sistema ng enerhiya.

Kasama sa mga mapagkukunan ng renewable na enerhiya ang hangin, sikat ng araw, ulan, alon, pagtaas at pagbaba ng dagat, thermal na enerhiya, at biomass. Ang mga mapagkukunan na ito ay kritikal hindi lamang sa pagbawas ng ating pag-asa sa fossil fuels kundi pati na rin sa pag-attenuate ng pagbabago ng klima.

Sa hanay ng mga renewable na mapagkukunan, ang enerhiya mula sa hangin ay mabilis na lumalago. Noong 2024, ang mga renewable at nukleyar ay magkasamang nagbigay ng halos 41% ng kabuuang paglikha ng kuryente sa mundo. Sa mga renewable, ang solar ang may pinakamalaking ambag, sinundan ng paglikha ng enerhiya mula sa hangin, na lumago sa 8.1% ng pandaigdigang kuryente.

Ayon sa International Energy Agency (IEA), inaasahang ang solar PV at hangin ay magkokoberte ng 95% ng lahat ng karagdagang kapasidad ng renewable hanggang 2030.

Upang makuha ang enerhiya mula sa hangin, karaniwang ginagamit ang mga turbina ng hangin, na nagko-convert ng mekanikal na enerhiya ng hangin sa elektrikal na kapangyarihan. Gayunpaman, may alternatibong paraan upang magamit ang enerhiya ng hangin sa pamamagitan ng mga disenyo na kumukuha ng enerhiya batay sa aeroelastic vibration ng mga flexible na estruktura.

Sa nakalipas na ilang dekada, ang aeroelastic energy harvesting ay nakakuha ng malaking atensyon, partikular na nakatuon sa vortex-induced vibration (VIV) ng mga bluff body na silindrikal ang hugis. Ang teknolohiyang VIV ay nakakuha ng malaking interes, na nagbunsod ng iba’t ibang numerical modeling at experimental research.

Ang vortex-induced vibration ay pinapagana ng alternatibong paglabas ng mga vortices mula sa magkabilang panig ng bluff bodies. Ito ay nagdudulot ng regular na lift at drag forces pati na rin ng malalaking cross-flow oscillations sa mga estruktura.

Kapag ang dalas ng vortex shedding ay tumutugma sa natural na dalas ng estruktura, nagreresulta ito sa hindi matatag na paggalaw at oscillations na may napakalaking amplitude. Ang pag-uugaling ito ay kilala bilang lock-in phenomenon.

Isang makabagong konsepto upang makuha ang enerhiya ng hangin sa pamamagitan ng pagsasamantala sa mataas na amplitude na oscillations ng mga estruktura sa presensya ng VIV at lock-in ay ang mga bladeless na turbina ng hangin (BWT).

Ang isang BWT ay epektibong kumikilos bilang isang bluff body na inilalagay sa daloy ng fluid na lumilikha ng vortices sa pamamagitan ng pag-umpisa ng flow separation mula sa ibabaw nito. Sa ganitong paraan, ipinapakita ng BWT ang malaking potensyal para sa power output sa loob ng tiyak na hanay ng bilis ng hangin. Bilang gayon, ang pagdidisenyo ng mga bladeless na turbina na may mas malakas na magnitude ng oscillation ay maaaring magpataas ng kanilang power output pati na rin ang saklaw ng operational wind speed nang sabay.

Dahil sa potensyal ng mga BWT sa pagkuha ng renewable na enerhiya, isinasagawa ang mga pagsisikap na gamitin ang VIV para sa paglikha ng kuryente sa maliit na saklaw ng power output, mula 1 hanggang 100 W.

Isinagawa rin ang mga pag-aaral upang suriin ang ugnayan sa pagitan ng power output ng BWT at mga variable ng disenyo tulad ng haba ng mast, timbang, at bilis ng hangin. Bukod pa rito, ang pananaliksik ay nag-eexplore sa saklaw ng operational wind speed ng mga BWT sa pamamagitan ng tuning system. Ngunit wala pa tayong malinaw na pag-unawa sa kahusayan ng mga bladeless na turbina.

Dahil ang hangin ay hindi isang limitadong mapagkukunan, mahalagang matukoy kung ang pinakamataas na kahusayan ay nagreresulta sa pinakamataas na power output ng BWT.

Gayunpaman, hindi pa alam kung maaaring mapabuti ang output power para sa constant input wind power. May kakulangan din sa fluid-structure interaction modeling ng mga bladeless na turbina, na maaaring magamit nang madali upang tuklasin ang mga parameter ng mga turbina at makakuha ng sagot sa kanilang kahusayan.

Kaya, ang pinakabagong pag-aaral ng mga mananaliksik mula sa University of Glasgow ay naglalayong tulungan mapabilis ang mga kasalukuyang inisyatiba sa pag-scale up ng umiiral na mga modelo ng BWT, na kasalukuyang maliit na sukat, para sa mas malalaking aplikasyon sa offshore sites.

Ang pananaliksik na ito ay tumatalakay sa mga tanong tungkol sa kahusayan at power output ng mga bladeless na turbina sa pamamagitan ng pagbuo ng isang simpleng numerical model upang suriin ang pisikal na mekanismo ng VIVs dahil sa BWTs. Nagbigay ang mga mananaliksik ng komprehensibong analytical framework, na tinatalakay ang kritikal na hamon ng pag-optimize ng mga BWT para sa pinakamaksimong pagkuha ng power habang pinapanatili ang integridad ng estruktura.

Maaari bang Makipagkumpetensya ang mga Bladeless na Turbina ng Hangin sa Tradisyonal na mga Ito?

Ang mga tradisyonal na turbina ng hangin na may mga talim ay matagal nang popular na paraan ng pag-convert ng hangin sa kuryente. Ang mga turbina na ito ay direktang nagko-convert ng kinetic energy ng hangin sa pag-ikot ng mga talim, na pagkatapos ay nagpapagana ng generator upang lumikha ng kuryente.

Ang mga bladeless na turbina ng hangin, o BWTs, ay gumagana sa ibang prinsipyo kaysa sa mga turbina na may talim. Ang pangunahing prinsipyo dito ay VIV, at sa halip na mga talim, gumagamit ang mga turbina ng matataas, payat, silindrikal na mga mast na nanginginig o sumasayaw sa hangin.

Upang makabuo ng mga bladeless na turbina (BWTs) para sa pinakamataas na kahusayan, nagsagawa ang pangkat ng mga mananaliksik mula sa University of Glasgow ng libu-libong simulation ng mga disenyo ng BWT.

Pinayagan nito silang mahanap ang pinaka-optimal na punto na nagmamaksimisa ng paglikha ng power nang hindi negatibong naaapektuhan ang tibay ng estruktura. Ayon kay Dr. Wrik Mallik, ng James Watt School of Engineering:

“Ipinapakita ng pag-aaral na ito sa unang pagkakataon na, kabaligtaran sa inaasahan, ang estruktura na may pinakamataas na kahusayan sa pagkuha ng enerhiya ay hindi talaga ang estruktura na nagbibigay ng pinakamataas na power output. Sa halip, natukoy namin ang ideal na gitnang punto sa pagitan ng mga variable ng disenyo upang mapalaki ang kakayahan ng mga BWT na mag-generate ng power habang pinapanatili ang kanilang structural strength.”

Ang mga natuklasan ng pag-aaral ay nagbibigay ng pananaw kung paano ang mga dimensyon ng mast, kabilang ang lapad at taas, ay nakakaapekto hindi lamang sa dami ng power na nalilikha kundi pati na rin sa structural integrity ng mga turbina.

Ipinakita nito ang isang trade-off na hindi pa dati nalalaman, na kung saan habang pinapataas ang diameter ng mast ay pinapabuti ang kahusayan at pagkuha ng power pareho, ang peak efficiency na 6% at maximum power na 600 Watts ay naabot sa pamamagitan ng magkakaibang geometric configurations.

Gayunpaman, ang mga configuration na naka-optimize lamang para sa power output ay kadalasang lumalampas sa mga limitasyon ng structural safety, habang ang mga configuration na nagmamaksimisa ng kahusayan ay nagbibigay ng suboptimal na power generation.

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

Ang ganitong optimal na balanse ng power at tibay ay kayang ligtas na maghatid ng kahanga-hangang 460 watts ng power, isang performance na mas mahusay kaysa sa kasalukuyang mga prototype na umaabot lamang sa humigit-kumulang 100 watts.

“Sa hinaharap, maaaring gumanap ang mga BWT ng napakahalagang papel sa paglikha ng enerhiya mula sa hangin sa mga urban na kapaligiran, kung saan ang tradisyonal na turbina ay hindi gaanong kapaki-pakinabang.”

– Dr. Malik

Ang mga natuklasan ng pag-aaral ay maaaring magbigay ng mahalagang papel sa pagtiyak ng kaligtasan ng estruktura sa hangin na may bilis mula 20 hanggang 70 milya bawat oras (mph). Ayon sa mga mananaliksik, ang kanilang metodolohiya ay maaaring magbigay-daan sa pag-scale ng mga bladeless na turbina para sa paglikha ng 1,000 watts (1 kilowatt) o higit pa.

Sa pamamagitan ng pananaliksik na ito, layunin na hikayatin ang industriya na mag-develop ng mga bagong prototype ng bladeless na turbina (BWTs) sa pamamagitan ng malinaw na pagpapakita ng pinakaepektibong disenyo para sa mga BWT.

“Ang pag-alis ng ilang hula sa pag-refine ng mga prototype ay makakatulong upang dalhin ang mga BWT nang mas malapit sa pagiging mas kapaki-pakinabang na bahagi ng toolbox ng mundo para sa pag-abot ng net-zero sa pamamagitan ng renewables.”

– Professor Sondipon Adhikari, James Watt School of Engineering

Ayon kay Adhikari, plano ng mga inhinyero na ipagpatuloy ang pagpapahusay ng kanilang pag-unawa sa disenyo ng BWT at kung paano nila maaaring i-scale ang teknolohiya upang magbigay ng power sa malawak na hanay ng mga aplikasyon.

Sila rin ay “masigasig” sa pag-explore ng mga espesyal na disenyo ng materyales na tinatawag na metamaterials, na pinong-tune upang magbigay ng mga katangian na hindi matatagpuan sa kalikasan, kaugnay kung paano nila “mapapalakas ang pagiging epektibo ng mga BWT sa mga darating na taon.”

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

Sa isa pang pag-aaral², na isinagawa ng mga mananaliksik mula sa Alexandria University noong nakaraang taon, ipinakilala ang dalawang bagong mekanismo upang idisenyo ang mga BWT upang tugunan ang mga operasyonal na limitasyon ng mga bladeless na turbina, na nilikha ng lock-in phenomenon, na naglilimita sa kanila sa isang maliit na saklaw malapit sa natural na dalas ng estruktura.

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

Ipinapakita rin ng mga natuklasan ng pag-aaral na ang paggamit ng katumbas na masa ng yunit ng mast at polar mass moment of inertia sa free end ng cantilevered beam ay mahalaga sa pagdidisenyo ng turbina at pagtiyak na natutugunan nito ang mga kondisyon ng lock-in.

Layunin ng pag-aaral na mapanatili ang ideal na pagganap sa pamamagitan ng pagkontrol sa natural na dalas ng turbina sa pamamagitan ng pagpapatupad ng mga mekanismo.

Isang mathematical model din ang binuo upang i-adjust ang natural na dalas upang tumugma sa shedding frequency sa tinukoy na bilis ng hangin. Ipinakita ng validation ng modelo ang mataas na katumpakan.

Ang unang mekanismo ay maaaring magdala ng 99.2% pagtaas sa mechanical efficiency sa 7 m/s, ngunit upang makakuha ng mas mataas na flexural o bending modulus values, kailangang isama ang ikalawang mekanismo upang mabawasan ang kabuuang laki ng turbina. Ang pinagsamang lapit ay nagpapataas ng kahusayan ng 55.7%.

Bukod sa mga tuning mechanism, ang pagpili ng angkop na mga materyales para sa flexible na mga bahagi ng turbina ay kritikal, ayon sa pag-aaral, upang matiyak ang sapat na lakas at pagganap, dahil nakakaapekto ito sa kabuuang stiffness ng estruktura. Sa gayon, naaapektuhan ang natural na dalas ng estruktura, na nagrerepekto sa lahat ng pagganap ng BWT.

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

Ang mga mekanikal na katangian 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 nagbibigay-daan sa pag-customize ng lakas, stiffness, at iba pang katangian upang matugunan ang partikular na pangangailangan para sa iba’t ibang aplikasyon.

Bagaman nasa napakaunang yugto pa ng pag-unlad at limitado sa mga eksperimento at laboratory settings, nagsisimula na ring magpakita ng mga palatandaan ng aplikasyon sa totoong mundo ang teknolohiya.

Noong huling bahagi ng nakaraang taon, sinimulan ng BMW Group ang mga pagsubok para sa unit ng bladeless wind energy. Ang German carmaker ay nag-install ng bladeless wind energy unit mula sa Aeromine Technologies sa kanilang MINI manufacturing plant sa Oxford.

Ang pabrika na ito ay magsisilbing testing site para sa teknolohiya, na kinabibilangan ng pagsusuri ng potensyal ng unit sa pagpapabuti ng energy efficiency sa mga site ng kumpanya sa buong mundo at mga business complexes sa UK.

Ang wind energy unit ng Aeromine ay naka-install sa gilid ng gusali, nakaharap sa hangin. Ang vertical airfoils ng unit, na parang pakpak, ay lumilikha ng vacuum effect, kumukuha ng hangin sa likod ng isang internal propeller upang lumikha ng malinis at berdeng kuryente.

“Ang aming ‘motionless’ na teknolohiya sa enerhiya ng hangin ay dinisenyo upang magtrabaho nang seamless kasama ang mga solar system, pinapalaki ang renewable energy output mula sa mga rooftop habang tumutugon sa mga hamon tulad ng ingay, vibration, at epekto sa wildlife. Nasasabik kaming makita kung paano ang unang instalasyong ito ay maaaring magdala ng mas malawak na aplikasyon sa mga pasilidad ng BMW sa buong mundo.”

– Claus Lønborg, managing director at Aeromine Technologies.

I-click dito upang matuto tungkol sa motionless wind energy 

Pag-iinvest sa Enerhiya ng Hangin

Sa sektor ng enerhiya ng hangin, ang General Electric (GE.TO ) (GE ) ay isa sa pinakamalaking tagagawa ng turbina ng hangin sa pamamagitan ng kanyang subsidiary GE Vernova (GEV ), isang pandaigdigang kumpanya ng enerhiya na nagdidisenyo, gumagawa, at naghahatid ng mga teknolohiya upang lumikha ng isang napapanatiling sistema ng elektrikal na kapangyarihan. Ang mga segment nito ay kinabibilangan ng Power, na nakatuon sa hydro, gas, steam, at nuclear; Wind, na kinabibilangan ng onshore at offshore na turbina at mga talim; at Electrification, na sumasaklaw sa power conversion, grid solutions, solar, at storage solutions.

Ang kumpanya ay may humigit-kumulang 120 gigawatt (GW) ng enerhiya na naka-install sa kanilang fleet ng 57,000 na turbina ng hangin na nagpapatakbo ng higit sa 4 bilyong oras sa buong mundo.

GE Vernova (GEV ) 

Sa market cap na $132.9 bilyon, ang mga shares ng GEV ay kasalukuyang nagte-trade sa $486, tumaas ng higit sa 48% YTD. Mayroon itong EPS (TTM) na 6.94 at P/E (TTM) na 70.18 habang ang dividend yield na inaalok ay 0.21%.

Noong Abril, iniulat ng kumpanya ang kanilang unang quarter ng 2025 na financial results, na nagpakita ng revenue na $8 bilyon, net income na $0.3 bilyon, at $1.2 bilyon na cash mula sa operating activities. Iniulat din ng GE Vernova ang 8% pagtaas sa mga order sa $10.2 bilyon.

Ang cash balance sa katapusan ng quarter ay $8.1 bilyon. Samantala, $1.3 bilyon ay ibinalik sa mga shareholders.

“Naghatid kami ng malalakas na resulta sa unang quarter at patuloy na mahusay ang pagpapatupad ng aming mga negosyo. Pinalaki namin ang backlog ng equipment at services, makabuluhang pinabuti ang margins sa bawat segment, at nagbabalik ng malaking halaga ng kapital sa mga shareholders. Nasasabik ako sa mga susunod na hakbang dahil nasa simula pa lamang kami ng electricity investment supercycle.”

– CEO Scott Strazik

Gayunpaman, ang wind business ng GE Vernova ay nagpakita ng halo-halong performance habang humaharap sa mga hamon sa offshore wind ngunit ang onshore wind activity ay nag-record ng paglago.

Bilang resulta, tumaas ang onshore delivery, suportado ng pinabuting pricing, habang ang offshore operations nito ay nakaranas ng contraction. Ngunit habang ang wind segment ay patuloy na may loss, nagpapakita ito ng mga senyales ng pagbuti.

Ang mga order ng wind business ng GE Vernova ay umabot sa $0.6 bilyon, habang ang revenue ay $1.8 bilyon. Ang kumpanya ay nag-invest din ng higit sa $100 milyon sa panahong iyon upang mapabuti ang performance ng kanilang fleet.

Noong nakaraang buwan, inanunsyo ng GE Vernova na ngayon ay ginagamit nila ang kapangyarihan ng robotics at AI upang inspeksyunin ang kalidad ng bawat talim na kanilang ginagawa, pati na rin ang kalidad ng raw materials bago ang modeling at assembly. Sa pangmatagalang panahon, inaasahang ang AI-enabled na kakayahan sa kalidad ay magpapahaba ng buhay ng mga kritikal na bahagi at, bilang resulta, ang katagalan ng mga turbina.

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

Pangwakas na Pag-iisip: Ang mga Bladeless na Turbina ng Hangin ba ang Hinaharap?

Ang mga tradisyonal na turbina ng hangin ay mahalaga para sa epektibong pagkuha ng enerhiya mula sa hangin, ngunit mayroon silang ilang seryosong likas na kahinaan, tulad ng mataas na paunang gastos, ingay, regular na maintenance, visual at environmental impacts, limitasyon sa konstruksyon sa mga urban na lugar, at epektibong operasyon lamang sa mataas na bilis ng hangin.

Ang lahat ng mga salik na ito ay nagtulak sa pag-develop ng mga alternatibong teknolohiya, kung saan ang mga bladeless na turbina (BWTs) ay kumakatawan sa isang umuusbong at kapanapanabik na bagong kabanata sa teknolohiyang renewable energy.

Sa mga BWT, ang paggalaw ng hangin ay lumilikha ng mga vortices, na nagpapakilos sa buong estruktura na um oscillate, at kapag ang pag-sway motion ay tumutugma sa natural na vibration frequency ng estruktura, ang paggalaw ay napakalaki. Ang pinahusay na paggalaw o vibration ay pagkatapos ay kinokonvert sa kuryente. Bagaman makapangyarihan, ang teknolohiya ay nasa maagang yugto pa ng pag-unlad.

Sa pamamagitan ng mga mananaliksik na nag-o-optimize ng mga disenyo na maaaring makamit ang mas mataas na output at mas mahusay na structural integrity, maaaring sa wakas maging mahalagang karagdagan ang mga BWT sa mga portfolio ng enerhiya.

Habang patuloy na tumataas ang pangangailangan para sa malinis na enerhiya at ang patuloy na pananaliksik ay tumutulong na i-scale ang inobasyon tungo sa komersyal na mga solusyon, mapapabilis natin ang ating paglalakbay patungo sa isang net-zero na hinaharap.

I-click dito para sa listahan ng nangungunang mga stock ng enerhiya ng hangin.

Mga Pag-aaral na Binanggit:

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