Tegoroczne zmiany w turbinie o poziomej osi obrotu dotyczyły łopat wirnika oraz systemu odpowiedzialnego za produkcję energii elektrycznej. Na tegoroczną edycję konkursu przedstawiciele PŁ przygotowali cztery zestawy łopat, o różnych geometriach i metodach wytwarzania. W tunelu aerodynamicznym TU Delft po raz kolejny zagościła sztandarowa konstrukcja wirnika, towarzysząca zespołowi w nieznacznie zmodyfikowanej formie od początku istnienia projektu GUST. Przygotowana została w dwóch zestawach, drukowana w 3D metodą stereolitografii oraz, po raz pierwszy, z wykorzystaniem znacznie tańszej technologii osadzania topionego materiału (FDM).
Kolejną innowacją było zastosowanie zakrzywionych końcówek łopat (wingletów), które podobnie jak w konstrukcjach skrzydeł samolotów, ograniczają straty wynikające z zawirowań powietrza. Podczas konkursowych pomiarów swoją premierę miała także geometria łopat w całości zaprojektowana przez polskich studentów. Prace nad nowym rozwiązaniem trwały od blisko dwóch lat. Objęły dobór profili aerodynamicznych, obliczenia optymalizacyjne pod kątem warunków wietrzności, symulacje oraz badania eksperymentalne w tunelu aerodynamicznym IMP PŁ.
Studenci naszej uczelni przygotowali również autorski system przełączania cewek generatora. Jego zadaniem było zoptymalizowanie procesu przetwarzania energii. W celu poznania charakterystyki używanego generatora oraz zidentyfikowania optymalnej konfiguracji cewek zbudowane zostało stanowisko do badań generatorów. Wyniki uzyskane podczas badań generatora pozwoliły wyselekcjonować optymalne warianty połączenia cewek i obciążenia elektrycznego – wszystko to, aby jeszcze bardziej zwiększyć sprawność konstrukcji.
Aby zagwarantować wysokie bezpieczeństwo konstrukcji studenci przygotowali system hamujący wirnik, którego celem było zatrzymanie turbiny jeżeli ta kręciłaby się zbyt szybko. Dotychczas używany hamulec hydrauliczny zastąpiono bardziej niezawodnym mechanicznym hamulcem rowerowym, aktywowanym siłownikiem liniowym autorskiej konstrukcji.
Wszystkie wprowadzone ulepszenia i zrealizowane nowe rozwiązania zaowocowały zwiększeniem maksymalnej produkcji mocy elektrycznej o 25% względem zeszłorocznych osiągów. Zastosowanie nowych, zaprojektowanych przez GUST łopat zapewniło dodatkowy wzrost mocy o 5%.
Turbina o pionowej osi obrotu przeszła gruntowne zmiany w porównaniu do zeszłego roku. Łopaty wirnika zostały zaprojektowane z użyciem asymetrycznych profili aerodynamicznych o dłuższej cięciwie. Jednocześnie całe łopaty zostały wydłużone, a promień wirnika zmniejszony. Zabiegi te miały na celu maksymalizację wydajności turbiny w początkowym zakresie pracy przy małych prędkościach wiatru. Podczas pracy nad wirnikiem studenci zbadali wybrane geometrie łopat w tunelu aerodynamicznym IMP PŁ oraz wykonali analizy numeryczne w programie Qblade. Konstrukcja wirnika również została zmieniona. Łopaty połączono z wałem za pomocą tylko jednego poziomu poprzeczek, na które nałożona została nakładka o aerodynamicznym kształcie. Pozwoliło to na skrócenie wału o połowę oraz zmniejszenie oporów i zaburzeń przepływu powietrza podczas pracy turbiny. Końce łopat połączono z wałem za pomocą stalowych linek, aby zwiększyć ich sztywność. Łopaty turbiny zostały wykonane z frezowanej pianki polietylenowej, okalającej wzmacniający aluminiowy rdzeń. To rozwiązanie pozwoliło na zmniejszenie wagi łopat przy zachowaniu niskiego kosztu produkcji. W celu dalszej eliminacji oporów ruchu zastosowano generator talerzowy, który jest zalecany do turbin o pionowej osi obrotu. Aby wspomóc rozpędzanie się wirnika turbiny studenci skonstruowali autorski system startowy, składający się z silnika krokowego oraz systemu rozprzęgającego po osiągnięciu odpowiednio wysokiej prędkości obrotowej.
Studenci są zainteresowani dalszym ulepszaniem swoich turbin i już myślą o kolejnych wyzwaniach. GUST planuje powiększenie zespołu, a nabór nowych członków planowany jest na nowy rok akademicki.
