“新型”風(fēng)力渦輪機(jī)欲顛覆傳統(tǒng)風(fēng)電系統(tǒng)

 

　　業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，我們已經(jīng)逐漸接近風(fēng)力渦輪機(jī)效率的理論極限，因此風(fēng)電已成為一項成熟的技術(shù)，然而，仍有人提出大膽的假設(shè)。據(jù)美國《每日科學(xué)》7月20日報道，美國加州理工學(xué)院的技術(shù)人員以過去30年的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)研究為基礎(chǔ)，做出了大膽假設(shè)，這個假設(shè)理論不僅能夠提高風(fēng)電能效，還可以節(jié)省開支，即把風(fēng)力渦輪機(jī)并攏，拉近它們的距離。

　　“目前為止，風(fēng)力渦輪機(jī)技術(shù)的發(fā)展被局限了，其實風(fēng)電場看似實用，但實際上它的能效是比較低的。”加州理工學(xué)院仿生工程研究中心主任、工程與應(yīng)用科學(xué)教授約翰·達(dá)比利解釋稱，“從傳統(tǒng)觀點來看， 螺旋槳式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須間隔一段距離，以避免互相干擾。事實上，從空氣動力學(xué)的角度來看，部分風(fēng)能被忽略和浪費(fèi)了。因此，為了彌補(bǔ)‘缺陷’，風(fēng)機(jī)制造商們開始建立更大、更高的風(fēng)力渦輪機(jī)來‘捕捉’更多的風(fēng)。”

　　然而，更高更大并不代表著更好。高度和尺寸的增加會導(dǎo)致一些問題，包括成本的增加、設(shè)計難度的加大，以及修建工程的挑戰(zhàn)等。另外，還要考慮視覺、聲響和雷達(dá)信號的問題。

　　達(dá)比利透露，他目前已經(jīng)把精力全部集中在了研究如何把風(fēng)力渦輪機(jī)靠得更近、提高能效的模型設(shè)計上，單個風(fēng)力渦輪機(jī)的效率問題已經(jīng)靠后排了。

　　達(dá)比利表示：“有不少專家認(rèn)為，目前風(fēng)機(jī)的高度是捕捉風(fēng)能的最佳位置，相比距離地面30英尺左右的高空，目前風(fēng)機(jī)高度對于捕捉風(fēng)能而言的確有明顯優(yōu)勢。但如果與地面不遠(yuǎn)處的低空相比，實則存在很大差距。因此，如果發(fā)展近地風(fēng)機(jī)，我想能效將更突出。讓我們大膽地接受這個挑戰(zhàn)吧。”

　　在達(dá)比利帶領(lǐng)下，加州理工學(xué)院設(shè)計的假設(shè)模型是：利用垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)（VAWTs），把它們緊密地放置在一起，以此產(chǎn)生的電力，比水平軸螺旋槳式渦輪機(jī)的要大。達(dá)比利認(rèn)為，垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)有很多好處，比如湍流風(fēng)時還能有效運(yùn)作，而且還可以減少運(yùn)行和維護(hù)的費(fèi)用，降低對環(huán)境的影響。

　　事實上，當(dāng)今風(fēng)電產(chǎn)業(yè)對于垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)的應(yīng)用率是非常低，這其中有兩個主要原因，其一，單獨使用該渦輪機(jī)效率非常低；其二，上一代的垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)由于結(jié)構(gòu)性故障致使疲勞作業(yè)，因而蒙受了較大的損失。

　　“對于效率問題，我們的設(shè)計方案不依賴單個的渦輪機(jī)效率，而是關(guān)注渦輪機(jī)的間距。”達(dá)比利稱，“至于結(jié)構(gòu)故障問題，隨著材料的不斷進(jìn)步，空氣動力載荷技術(shù)的不斷更新，新設(shè)計利用更好的裝備，有能力承受更大的作業(yè)壓力。”

　　其實，從去年夏天開始，達(dá)比利的技術(shù)團(tuán)隊就開始了這一模型的實驗，當(dāng)時研究人員收集了現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并研究出了正確的實驗軌道，然而這并不是功成身退的時候，接下來就要擴(kuò)大實際示范范圍，改進(jìn)一些技術(shù)方案，用于實地試驗。

　　最終，通過實驗，這一模型實現(xiàn)了降低風(fēng)電成本的目標(biāo)。達(dá)比利表示：“我希望我們的實驗結(jié)果可以為當(dāng)下風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供很好的依據(jù)。”