超長風電葉片長度達2個足球場 功率提升25倍

　　弗吉尼亞大學(xué)和桑迪亞國家實驗室的一組研究人員正在開發(fā)一個超長的風力機葉片，可用于建造50兆瓦的渦輪機。
　　受到狂風中搖擺的棕櫚樹的啟發(fā)，弗吉尼亞大學(xué)和桑迪亞國家實驗室的一組研究人員正在開發(fā)一個超長的風力機葉片，可用于建造50兆瓦的渦輪機。現(xiàn)今的功率通常只有2兆瓦。葉片將長200米，是目前最長的商用葉片的2.5倍。葉片的設(shè)計獲得了 美國能源遠景規(guī)劃(U.S. Department of Energy’s ARPA-E )項目的資助。
　　近年來，由于經(jīng)濟的驅(qū)動，風電行業(yè)所使用的葉片變得越來越長：轉(zhuǎn)子(渦輪葉片掃過的圓形區(qū)域)直徑越大，則單個風塔產(chǎn)生的電能越多。如果這樣的葉片能夠生產(chǎn)，同時塔能以一種經(jīng)濟的方式搭建，電力成本將下降很多。 　　即使在開闊的北美大平原，通過陸上運輸巨大的渦輪葉片也是比較困難的
　　超級葉片是基于弗吉尼亞大學(xué)機械和航空航天工程學(xué)教授埃里克·洛思(Eric Loth)的理念設(shè)計的。整個葉片將由一系列分段式葉片連接，各個連接葉片能根據(jù)風的強度進行折疊。葉片安裝在塔的背風處(相對于迎風位的傳統(tǒng)葉片)，在極端風力條件下，葉片將如猛禽的爪子一樣牢牢地扭抱在一起，以減少渦輪受力。在最佳風力條件下，他們將完全展開，特別適合于颶風多發(fā)地區(qū)。即使在風力較弱的地區(qū)，這種葉片也能使發(fā)電變得經(jīng)濟。
　　桑迪亞海上風電項目的技術(shù)主管托德·格里菲斯 (Todd Griffith)表示“我們計劃要做的事情遠遠超出了目前的設(shè)計，有非常高的風險”。
　　目 前現(xiàn)有的葉片最長為80米，并且只有一段葉片。由于物流和運輸原因，葉片長度受到限制：很難用卡車運輸幾十米長、直徑數(shù)米的東西。最近，丹麥的維斯塔斯公 司(Vestas)開始在美國出售62米長的葉片。第一個客戶是杜克能源(Duke Energy)。該公司計劃今年晚些時候用這些大型葉片在俄克拉荷馬州建設(shè)一個新的風力發(fā)電場。葉片將沿德克薩斯州的墨西哥灣岸區(qū)運送到碼頭，然后由鐵路 運到俄克拉荷馬，最后用卡車運抵現(xiàn)場。那種葉片設(shè)施僅適合在美國位置較為開闊的地區(qū)安裝使用。
　　運輸更容易、并可現(xiàn)場安裝的分段式葉片不是最近才發(fā)明的。歐洲制造商包括歌美颯 (Gamesa)和愛納康 (Enercon)公司現(xiàn)在也提供這種葉片，但目前還沒有廣泛推廣。杜克可再生能源部工程與建筑副總裁布魯斯·皮科克(Bruce Peacock)說，“由于風機葉片的長度和剛性，且要承受很大的壓力，風力發(fā)電場的建造者們擔心任何會影響其結(jié)構(gòu)強度的因素。”
　　來自桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratory)的托德·格里菲斯舉著一個正在研發(fā)的渦輪葉片比例模型
　　即使葉片抵達現(xiàn)場，架設(shè)超過120米高的風塔本身也是一個挑戰(zhàn)，因為沒有那么高的起重機。制造商，如特雷克斯(Terex)和馬尼托瓦克(Manitowoc )公司正在開發(fā)針對極高風塔的專用起重機。但目前不清楚他們是否足夠高，可建造一個轉(zhuǎn)子長400米的塔。
　　不過新的方案還在不斷涌現(xiàn)。總部位于北科羅拉多州的Keystone Tower Systems已開發(fā)了一個可以現(xiàn)場將鋼板塑形成包裹式螺旋設(shè)計的移動工廠，解決了用卡車運送巨塔的問題。人們也設(shè)計了所謂的“爬升式起重機”，當塔升高時，它會順著塔上爬。
　　新 技術(shù)的發(fā)展意味著研發(fā)超大風力渦輪機的激情不會熄滅。將來，像倫敦陣列(London Array)那樣的巨大近海風電場可能會越來越普遍，并且陸上葉片尺寸和塔高將不再像在海上那樣受限。對于Scandia設(shè)計方案來說，要將設(shè)計產(chǎn)品推向 市場需要十年或更長時間，如果它最終做到了，那么圍繞可擴展葉片這個主題，未來會有更多設(shè)計概念。