Сегодня 18 октября 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → fraunhofer

Немцы разработали лучшую лопасть для компактных ветрогенераторов — КПД близок к теоретическому пределу

Немецкие исследователи из Института прикладных исследований полимеров им. Фраунгофера (IAP) в сотрудничестве с компанией BBF Group разработали революционную миниатюрную ветряную турбину, открывающую путь к децентрализованной возобновляемой энергетике. Эта компактная система сочетает передовую аэродинамику и технологии производства на основе волокнистых композитных материалов, позволяя эффективно генерировать электричество даже при слабом ветре.

 Источник изображения: Fraunhofer IAP

Источник изображения: Fraunhofer IAP

В отличие от традиционных малых турбин, требующих для запуска скорости ветра около 4 м/с, новая модель начинает вращение уже при 2,7 м/с, что делает её идеальной для регионов с нестабильными ветровыми условиями, таких как Берлин-Бранденбург. Разработчики подчёркивают: «Наша цель — максимально эффективно использовать энергию ветра для выработки электроэнергии».

Испытания в аэродинамической трубе продемонстрировали выдающиеся характеристики турбины: она достигает скорости вращения 450 об/мин и выдаёт мощность до 2500 Вт при скорости ветра 10 м/с, что на 83 % превышает показатели аналогичных систем на рынке. Коэффициент полезного действия (КПД) составляет 53 %, приближаясь к теоретическому пределу Беца в 59 %. Кроме того, общий вес турбины снижен на 35 % благодаря облегчённой конструкции ротора, что повышает её мобильность и снижает затраты на установку, подталкивая конечных потребителей и предпринимателей брать технологию на вооружение.

Секрет успеха заключается в необычных лопастях ротора, изготовленных из волокнистых композитных материалов в виде двух полых оболочек без пенопластовой сердцевины. Производство осуществлялось с помощью промышленного 3D-принтера с рабочим полем 2 × 2 м и системы автоматизированного размещения волокон (AFP), которая обеспечила точную укладку волоконных полос с последующим затвердеванием смолами.

Автоматизированный процесс минимизировал дефекты, снизил вес и позволил создать компактные компоненты. Многослойная структура лопастей сделала их эластичными: во время штормовых ветров они изгибаются таким образом, что автоматически замедляют вращение, защищая установку от разрушения без всяких систем аварийного отключения или стабилизации.

Разработчики изготовили пять прототипов новой турбины и передали их в BBF Group для полевых испытаний на разных участках и в различных условиях, чтобы оценить влияние высоты подъёма турбин и их местоположения на производительность. В будущем команда планирует доработать роторы, перейдя к перерабатываемым мономатериалам для повышения экологичности. Этот проект не только демонстрирует потенциал волокнистых композитов для повышения прочности и долговечности малых турбин, но и подчёркивает роль инноваций в создании индивидуальных решений для децентрализованной энергетики, способствуя снижению зависимости от ископаемых источников.

Немецкие учёные разработали шлем с датчиком тряски для бульдозеристов и экскаваторщиков

Инженеры Института прочности конструкций и систем Фраунгофера (Германия) разработали шлем во встроенным сенсором, который измеряет степень вибрации при движении на транспортном средстве — когда её величина превышает допустимые значения, система подаёт звуковой сигнал.

 Источник изображений: fraunhofer.de

Источник изображений: fraunhofer.de

Шлем адресован водителям машин с тяжёлыми условиями эксплуатации — экскаваторов и бульдозеров. Во внутренний крепёжный ремень шлема, опоясывающего верхнюю часть головы, встроен пьезоэлектрический датчик, имеющий форму тонкой плёнки из покрытого алюминием пенополипропилена. Пьезоэлектрический эффект означает возникновение измеримого электрического сигнала при физической деформации: чем больше деформация, тем выше напряжение.

Во время движения водитель испытывает тряску, датчик деформируется и генерирует сигналы. Напряжение и частота этих сигналов транслируются на нательный модуль, который передаёт информацию на компьютер. Поступающие на компьютер данные анализируются, и если вибрация достигает опасного уровня, водитель получает предупреждение. Тогда он может сделать перерыв и, к примеру, попытаться исправить ситуацию, закрепив у сиденья демпфирующие элементы.

Чрезмерно сильная или продолжительная тряска может вылиться в серьёзные повреждения головного мозга, позвоночника или глаз. На практике сенсор может использоваться на этапе проектирования транспортных средств, помогая обнаруживать и устранять тряску до того, как машина поступит в производство. «Вибрации всего тела, которым подвергаются водители строительных машин, в среднем выражаются в ускорении от 0,2 до 1,5 м/с²; пиковые значения могут быть значительно выше. Наш датчик на шлеме позволяет с лёгкостью точно измерять вибрационную нагрузку в повседневной работе. Это поможет значительно улучшить защиту здоровья», — прокомментировал проект специалист по электромеханике Бьёрн Зайпель (Björn Seipel).

Учёные создали сверхтонкие алмазные мембраны для эффективного охлаждения чипов

Специалисты немецкой сети институтов Fraunhofer разработали технологию массового производства алмазных мембран для улучшения теплоотвода от электронных компонентов. Алмазные мембраны служат проводником тепла между чипами и радиаторами, препятствуя протеканию тока и коротким замыканиям. Как показали опыты, алмазные мембраны охлаждают чипы на порядок лучше, что, например, может в пять раз ускорить зарядку электромобилей.

 Алмазная теплопроводящая мембрана. Источник изображения: Fraunhofer USA, Center Midwest CMW

Алмазная теплопроводящая мембрана. Источник изображения: Fraunhofer USA, Center Midwest CMW

«Мы хотим заменить этот промежуточный слой [термоинтерфейс] нашей алмазной наномембраной, которая чрезвычайно эффективна при передаче тепла меди, поскольку алмаз можно внедрять в токопроводящие дорожки, — пояснил Маттиас Мюле (Matthias Mühle), участвующий в проекте учёный. — Поскольку наша мембрана гибкая и отделяемая, её можно разместить в любом месте компонента или меди или встроить непосредственно в контур охлаждения».

Алмазные теплораспределители не новость и уже начинают понемногу находить применение, но они обычно имеют толщину более 2 мм, что делает сложным их крепление к компонентам электронных схем. Толщина предложенных наномембран составляет всего 1 мкм. Они гибкие и могут быть прикреплены к электронным компонентам с помощью нагрева всего до 80 °C. Исследователи изготовили наномембраны путём выращивания поликристаллического алмаза поверх кремниевых пластин. Для получения требуемых контуров алмазного термоинтерфейса пластины затем протравливаются, а мембраны отделяются.

По оценкам разработчиков, алмазные наномембраны могут снизить тепловую нагрузку на электронные компоненты в 10 раз, что, конечно же, повысит энергоэффективность и срок службы как компонентов, так и устройств в целом. По словам команды, если бы мембраны были встроены в системы зарядки электромобилей, они помогли бы увеличить скорость восполнения заряда в пять раз. Возможность создавать мембраны на кремниевых подложках также означает, что наладить их массовый выпуск особого труда не составит. Соответствующая заявка на патент уже подана. Ждём тестирования новых теплоотводных решений в инверторах для зарядки электромобилей и в составе другой электроники.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Twitch анонсировал двухформатные эфиры, функции с ИИ и новые средства монетизации 4 ч.
Microsoft научила Paint в Windows 11 генерировать анимации и редактировать изображения с помощью ИИ 5 ч.
Meta набирает джунов без опыта на зарплату $290 тыс. в год: Цукерберг считает, что главное — это навыки 6 ч.
ИИ-бот Google Gemini успешно конкурирует в области редактирования фото с инструментами Adobe 13 ч.
Новая статья: Baby Steps — встань и иди. Рецензия 21 ч.
ИИ Meta будет предлагать пользователям отредактировать и опубликовать фото из галереи смартфона 22 ч.
Новая статья: Vampire: The Masquerade — Bloodlines 2 — резус разочаровательный. Рецензия 22 ч.
Судебные документы Sony и Tencent раскрыли, когда выйдет фильм по Horizon Zero Dawn 17-10 20:24
WhatsApp введёт лимит на безответные сообщения, чтобы бороться со спамом 17-10 20:20
Apple обвинила Epic Games в новой попытке отвертеться от уплаты комиссий App Store 17-10 19:49
SpaceX уличили в рейдерском захвате международного резервного спутникового канала связи 3 мин.
Китайский рынок смартфонов сократился на 3 %, а Vivo вернула себе лидерство 3 ч.
Дженсен Хуанг пожаловался на потерю китайского рынка ИИ-ускорителей — доля Nvidia снизилась с 95 до 0 % 3 ч.
Статистика Backblaze: за последние 12 лет срок службы жёстких дисков увеличился в разы 4 ч.
Закон Ома подсказал путь для развития аккумуляторных систем хранения энергии — пора повышать напряжение 5 ч.
В Linux появилось упоминание загадочного x86-процессора от неизвестного ранее производителя 6 ч.
TSMC опережает график по запуску техпроцесса 2 нм и уже планирует его второе поколение 7 ч.
MSI представила мини-ПК Cubi Z AI 8M с ИИ-ускорителем 7 ч.
Цены на 8-Гбайт видеокарты Nvidia и AMD покатились вниз — геймеры хотят больше памяти 8 ч.
Первый в мире ИИ-спутник с ускорителем Nvidia H100 отправится в космос в ноябре 9 ч.