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.

Обзор умных часов HUAWEI WATCH 5: часы юбилейные

Пять причин полюбить HONOR X8c

Пять причин полюбить HONOR Magic7 Pro

HUAWEI FreeArc: вероятно, самые удобные TWS-наушники

Фитнес-браслет HUAWEI Band 10: настоящий металл

Hollow Knight: Silksong — песнь страданий и радостей. Рецензия

Пять причин полюбить HONOR Pad V9

Почему ИИ никак не сесть на безматричную диету

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.

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.

Почему ИИ никак не сесть на безматричную диету

HUAWEI FreeArc: вероятно, самые удобные TWS-наушники

Пять причин полюбить HONOR X8c

Hollow Knight: Silksong — песнь страданий и радостей. Рецензия

Фитнес-браслет HUAWEI Band 10: настоящий металл

Обзор умных часов HUAWEI WATCH 5: часы юбилейные

Пять причин полюбить HONOR Magic7 Pro

Пять причин полюбить HONOR Pad V9

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).

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.

Обзор умных часов HUAWEI WATCH 5: часы юбилейные

Почему ИИ никак не сесть на безматричную диету

HUAWEI FreeArc: вероятно, самые удобные TWS-наушники

Hollow Knight: Silksong — песнь страданий и радостей. Рецензия

Фитнес-браслет HUAWEI Band 10: настоящий металл

Пять причин полюбить HONOR Pad V9

Пять причин полюбить HONOR Magic7 Pro

Пять причин полюбить HONOR X8c

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.