风力涡轮机的反时针转动

目前，所有风力涡轮机叶片都是顺时针旋转的，这是风力涡轮机制造商最有效的选择。然而，今年5 月德国航空航天中心提交给欧洲地球科学联盟大会的一项研究表明，在拥有96%风力涡轮机的北半球，通常的顺时针方向转动可能是坏的选择。

对单台涡轮机来说顺时针转动确实无关紧要，但涡轮机通常是成组建设的，在一个群体中，对每一个下风的涡轮机来说，上风涡轮机的转动方向就很重要了。德国航空航天中心建立了一个计算机模型，模拟气流在一个涡轮机上正、反时针方向的流动，然后计算对其下风涡轮机的影响。研究小组得出的结论为：白天没有区别，但在夜间，如果上风涡轮机逆时针旋转的话，下风涡轮机输出功率会高出23%。

原因在于大气底部几百米处的边界层的夜间活动特性。白天，太阳光加热地面和附近空气，使空气以漩涡形式上升，形成了一个混合良好的、在所有高度活动特性都一样的边界层，因此，风力涡轮机无论是处于上风还是下风，其叶片感受到的风速和方向都是相同的。

而到了夜晚，随着地面凉下来，漩涡消失，边界层停止混合，此时风与植被或建筑物的摩擦意味着接近地面的空气比高于地面的空气移动得慢，这一效应称为地面高度风切变。考虑到现代涡轮机叶片跨度，风切变足以使地球自转发挥作用，推动北半球大气流动向右偏转，南半球大气流动向左偏转，此现象称为科里奥利力，空气流动越快，偏转就越大，因此，风切变引起风转向，且随着高度的变化逐渐改变。

这对涡轮组来说很重要，因为对推动上风叶片顺时针转动的空气来说，会由于其他方向的叶片而偏转变成一个逆时针旋转的湍流尾流，该逆时针湍流尾流与科里奥利引起的无扰风风切向趋势相冲突，阻碍了尾流从周围未受干扰的风中获取能量撞击第二个涡轮的能力。

而在第一个涡轮机逆时针旋转的情况下，尾流是顺时针旋转的，匹配北半球风向，尾流从周围空气中获得能量，并将能量输送到下一个涡轮，与现在的情况正好相反。而在南半球，这一切运动都是反的，故传统的顺时针涡轮机最适用。

根据德国航空航天中心的发现对现有涡轮机进行改造，使其逆时针运行当然是昂贵的，且从风中挤出的额外的能量是否物有所值还需更多的调查，但至少我们有了新发现。