風力渦輪機的反時針轉動

目前，所有風力渦輪機葉片都是順時針旋轉的，這是風力渦輪機制造商最有效的選擇。然而，今年5 月德國航空航天中心提交給歐洲地球科學聯盟大會的一項研究表明，在擁有96%風力渦輪機的北半球，通常的順時針方向轉動可能是壞的選擇。

對單臺渦輪機來說順時針轉動確實無關緊要，但渦輪機通常是成組建設的，在一個群體中，對每一個下風的渦輪機來說，上風渦輪機的轉動方向就很重要了。德國航空航天中心建立了一個計算機模型，模擬氣流在一個渦輪機上正、反時針方向的流動，然后計算對其下風渦輪機的影響。研究小組得出的結論為：白天沒有區別，但在夜間，如果上風渦輪機逆時針旋轉的話，下風渦輪機輸出功率會高出23%。

原因在于大氣底部幾百米處的邊界層的夜間活動特性。白天，太陽光加熱地面和附近空氣，使空氣以漩渦形式上升，形成了一個混合良好的、在所有高度活動特性都一樣的邊界層，因此，風力渦輪機無論是處于上風還是下風，其葉片感受到的風速和方向都是相同的。

而到了夜晚，隨著地面涼下來，漩渦消失，邊界層停止混合，此時風與植被或建筑物的摩擦意味著接近地面的空氣比高于地面的空氣移動得慢，這一效應稱為地面高度風切變。考慮到現代渦輪機葉片跨度，風切變足以使地球自轉發揮作用，推動北半球大氣流動向右偏轉，南半球大氣流動向左偏轉，此現象稱為科里奧利力，空氣流動越快，偏轉就越大，因此，風切變引起風轉向，且隨著高度的變化逐漸改變。

這對渦輪組來說很重要，因為對推動上風葉片順時針轉動的空氣來說，會由于其他方向的葉片而偏轉變成一個逆時針旋轉的湍流尾流，該逆時針湍流尾流與科里奧利引起的無擾風風切向趨勢相沖突，阻礙了尾流從周圍未受干擾的風中獲取能量撞擊第二個渦輪的能力。

而在第一個渦輪機逆時針旋轉的情況下，尾流是順時針旋轉的，匹配北半球風向，尾流從周圍空氣中獲得能量，并將能量輸送到下一個渦輪，與現在的情況正好相反。而在南半球，這一切運動都是反的，故傳統的順時針渦輪機最適用。

根據德國航空航天中心的發現對現有渦輪機進行改造，使其逆時針運行當然是昂貴的，且從風中擠出的額外的能量是否物有所值還需更多的調查，但至少我們有了新發現。