211service.com
Wind Power's Next Hope: Blades så långa som två fotbollsplaner
Inspirerad av hur palmer rör sig i hårda vindar utvecklar en grupp forskare vid University of Virginia och Sandia National Laboratory ett extremt långt vindturbinblad som skulle kunna göra det möjligt att konstruera 50 megawatts turbiner – långt utöver dagens kraft. , som tenderar att producera bara två megawatt. Bladen, designade under ett program finansierat av U.S. Department of Energys ARPA-E-program, skulle vara 200 meter långa, 2,5 gånger längden av de längsta bladen som finns kommersiellt tillgängliga idag.
På senare år har vindkraftsindustrin gått mot längre och längre blad, drivet av enkla stordriftsfördelar: ju större diameter rotorn har (den cirkulära ytan som sveps av turbinbladen), desto mer kraft kan ett enskilt vindtorn producera. Om bladen kan tillverkas och tornet resas billigt, sjunker kostnaden för el när bladen blir längre.
Även på de vidöppna Great Plains är transport av enorma turbinblad på väg en svår uppgift.
Sandia superblades är baserade på koncept utvecklade av Eric Loth, professor i maskin- och flygteknik vid University of Virginia . De skulle ha en serie leder längs sin längd som skulle göra det möjligt för dem att vika sig som svar på vindens styrka. Belägen i motvind av tornet (i motsats till konventionella blad, som är i motvind), skulle bladen klämma till som en rovfågel i extrema vindförhållanden för att minska krafterna på turbinen. Under optimala förhållanden skulle de sträcka sig till sin fulla längd. De är särskilt väl lämpade för offshoreinstallationer i orkanutsatta områden, och de skulle göra det möjligt att producera energi ekonomiskt i regioner där det blåser lätt.
Den morfande rotorn klämmer till som en rovfågel som svar på förändrade vindförhållanden.
Det vi föreslår att göra är mycket långt bortom nuvarande design och mycket hög risk, säger Todd Griffith, teknisk ledare för Sandia's Offshore vindenergiprogram .
De längsta bladen som finns tillgängliga idag är 80 meter och byggda i ett enda segment. Bladlängderna begränsas för närvarande av logistik- och transportutmaningar: det är svårt att använda lastbilar för att flytta något dussintals meter långt och flera meter i diameter. Danmarksbaserade Vestas började nyligen leverera 62-meters blad i USA Den första kunden är Duke Energy, som kommer att börja bygga en ny vindkraftspark med hjälp av de stora bladen i Oklahoma senare i år. Bladen kommer att fraktas till hamnar längs Texass Gulf Coast, transporteras med järnväg till Oklahoma och lastbilstransporteras till platsen. En sådan installation skulle inte kunna ske i mer överbelastade delar av landet.
Segmenterade blad, som möjliggör enklare transport och montering på plats, är inte nya; Europeiska tillverkare inklusive Gamesa och Enercon erbjuder dem nu, men de har inte blivit allmänt distribuerade ännu. Vindkraftsbyggare är försiktiga med att lägga till potentiella strukturella svagheter till långa, styva blad som utsätts för höga påfrestningar, säger Bruce Peacock, vice vd för teknik och konstruktion i Dukes division för förnybar energi: Små strukturella brister kan leda till katastrofala misslyckanden.
Todd Griffith, från Sandia National Laboratory, har en skalenlig modell av de turbinblad som han och hans kollegor håller på att utveckla.
Även om bladen kommer till platsen, innebär det att resa vindtorn över 120 meter i höjden sina egna utmaningar, eftersom kranarna inte är tillräckligt höga. Tillverkare som t.ex Terex och Manitowoc utvecklar specialiserade kranar för mycket höga vindtorn, men det är inte klart att de någonsin kommer att bli tillräckligt höga för att sätta upp ett torn med en 400-meters rotor. Nya lösningar dyker upp. Keystone Tower Systems , en startup baserad i norra Colorado, har utvecklat en mobil fabrik för att forma stålplåtar till en lindad spiraldesign på plats, vilket eliminerar problemet med att frakta stora torn med lastbil. Det finns även mönster på ritbordet för sk klätterkranar som i huvudsak spinner upp tornet när det reser sig.
Utsikten till ny teknik och exotiska bladmaterial som är lättare och starkare betyder att det är osannolikt att drivkraften att förstora vindkraftverk kommer att dämpas. Gigantiska offshore-gårdar som London Array kommer sannolikt att bli vanligare i framtiden, och bladstorlek och tornhöjd möter inte samma begränsningar till havs som de gör på land. Det kommer att ta ett decennium eller mer för Sandia-designen att hitta vägen till marknaden, om den någonsin gör det, men ännu mer futuristiska koncept för utdragbara blad som teleskoperar utåt under gynnsamma förhållanden är på gång.