长度超过两个足球场的猛mm型风力涡轮机叶片的新设计可以提供50兆瓦的海上风力涡轮机。
新型风力涡轮机叶片设计的研究工作由美国能源部国家核安全局(Sandeia National Laboratories)进行,该实验室由洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin Corp.)的全资子公司桑迪亚公司(Sandia Corporation)运营,是一个多程序实验室。桑迪亚认为,设计低成本的海上50 MW涡轮机面临挑战,该涡轮机的风力涡轮机叶片长度超过650英尺(或200米)。
比任何现有的风力涡轮机叶片长两倍半。
“百亿千瓦级的涡轮机利用规模经济优势,”该项目的首席叶片设计师,桑迪亚(Sandia)海上风能计划的技术主管托德·格里菲斯(Todd Griffith)说。桑迪亚(Sandia)从事风力涡轮机设计已有一段时间了,其中包括使用100米叶片的13兆瓦系统,这是桑迪亚(Sandia)分段超轻型转子(SUMR)设计的基础。
桑迪亚(Sandia)的100米叶片是分段超轻型转子(SUMR)的基础,该转子是新型低成本海上50兆瓦风力涡轮机。在危险的风速下,叶片被收起并与风向对齐,从而降低了损坏的风险。在较低的风速下,叶片会更多地散开以最大程度地产生能量。(插图由TrevorJohnston.com/Popular Science提供)
50 MW风力涡轮机还有很长的路要走,但是根据Sandia所说,“研究表明,负载调整可以显着降低峰值应力和转子叶片的疲劳。”这不仅会降低叶片成本,而且最终会产生神话般的50兆瓦风力涡轮机。
这些发展对美国的海上风电行业至关重要。
格里菲斯说:“美国具有巨大的海上风能潜力,但海上风能设备价格昂贵,因此需要更大的涡轮机才能以可承受的成本捕获该能源。”
“常规的迎风叶片制造,部署和维护超过10-15 MW都非常昂贵。它们必须坚硬,以避免疲劳并消除在强阵风中塔撞的风险。这些坚硬的刀片很重,与重力直接相关的质量在极端情况下由于重力载荷和其他变化而变得更加成问题。”
这就是Sandia的细分设计出现的地方(如上所示)。它们不仅提供了更具成本效益的制造和安装方式-叶片可以分段制造,也可以制造成长而长的叶片,而后者又延伸到运输和安装中-而且,受到了棕榈树在暴风雨中的移动的启发,叶片将放置在顺风方向,而分段部分将在风中弯曲,同时保持分段刚度。
“在危险的风速下,叶片被收起并与风向对齐,从而降低了损坏的风险,”格里菲斯解释说。“在较低的风速下,叶片会散开得更多,以最大程度地产生能量。”
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