德國宇航中心開發新型智能風機葉片

　　日前，德國宇航中心 (DLR) 的研究者創新性地完成了“智能葉片2（SmartBlades2）”項目的首支葉片。 　　
　　該葉片長20米，能夠通過彎扭耦合適應各種風況條件。從2018年開始，該葉片將在位于不萊梅港的弗朗霍夫風能與能源系統技術研究所（IWES）進行一系列加載測試。在SmartBlades2項目中，企業與研究所合作開發了大型、高功率風力發電機組的新型技術。該項目由德國聯邦經濟部和能源部（BMWi）資助實施并完成。
　　
　　適合各種風況
　　
　　長度大于等于80米的風機葉片，在轉動過程中，每一個轉子葉片都會周期性地靠近地面，再升至200米左右的高度。由于地面與最高點之間風力分布的非均勻性，風機葉片所承受的風力載荷波動劇烈。這就使得風機葉片材料常處于高應力狀態下，特別是當風機在額定輸出功率條件下運轉時。另外， 風機運營商需要在強風條件下嚴格限制風機的運行，而不能最佳地利用風能。具有彎扭耦合能力的風機葉片能夠使其幾何外形獨立的適應各種風況。 當風速較大時，該風機葉片能夠通過扭轉減小迎風面面積，從而降低所承受的風力載荷。
　　
　　在位于德國Stade市的DLR輕量化生產技術中心（ZLP），DLR復合材料結構與適應系統研究所的科學家們生產了一支長20米，具有結構彎扭耦合特性的風機葉片。葉片材料（玻纖增強復合材料、木材和塑料泡沫）的組合放置，不僅能夠使葉片在風力載荷作用下發生后彎，更重要的是能夠產生扭轉。DLR復合材料結構與適應系統研究所SmartBlades2項目經理Zhuzhell Montano Rejas表示：“由于葉片的新型結構更具靈活性，同時能夠是葉片重量更輕，特別是對于超大型風機葉片來講，減重尤為重要，能夠使運輸和安裝都更加簡便。”
　　
　　從2017年12月開始，加載測試已在不萊梅港的弗朗霍夫IWES研究所陸續展開。在這里，將測試獲得風機葉片在極限載荷和正常運行條件下的承載力，以便確認葉片性能和變性行為。科學家們特別關注了葉片的彎曲和扭轉是否能夠完美互補。科學家們將測量傳感器集成到葉片內部，以便能夠精確記錄加載過程中的應變數據，從而幫助他們觀察結構和材料的變形行為。一旦獲得了理想的承載力，3支完整的同尺寸葉片將在2018年年內生產完畢，并將在美國國家可再生能源實驗室（NREL）的實際載荷和氣象條件下開展開放式風機測試。
　　
　　SmartBlades2 項目——智能風機葉片
　　
　　彎扭耦合是SmartBlades2項目準備開發的諸多技術之一。該項目參與單位共11家，分別來自風能研究機構（DLR，ForWind Hannover and ForWind Oldenburg和弗朗霍夫IWES研究所）以及多家企業（GE Global Research，Henkel AG & Co. KGaA，Nordex Energy，SSB Wind Systems GmbH & Co. KG，Suzlon Energy Ltd. 以及 WRD Wobben Research and Development GmbH）。該項目由德國聯邦經濟部和能源部（BMWi）資助1540萬歐元。該項目旨在開發更大、更高效的風機葉片，以便更有效的開發風能，并提升德國企業在風能領域的競爭力。
　　
　　項目下一步將對自適應后緣襟翼和前緣縫翼開展研究。這兩個概念源于航空領域，與飛機機翼上的襟翼相當。另外，研究人員還將進一步開發葉片的空氣動力學行為、全系統控制等選擇方法和技術。