211service.com
Następna nadzieja w energetyce wiatrowej: ostrza o długości dwóch boisk piłkarskich
Zainspirowana sposobem, w jaki palmy poruszają się podczas silnych wiatrów, grupa naukowców z University of Virginia i Sandia National Laboratory opracowuje wyjątkowo długą łopatę turbiny wiatrowej, która może umożliwić zbudowanie 50-megawatowych turbin — znacznie przekraczających dzisiejsze możliwości. , które wytwarzają zaledwie dwa megawaty. Łopaty, zaprojektowane w ramach programu finansowanego przez program ARPA-E Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych, miałyby długość 200 metrów, czyli 2,5-krotność długości najdłuższych łopat dostępnych obecnie na rynku.
W ostatnich latach przemysł energetyki wiatrowej przesunął się w kierunku coraz dłuższych łopat, napędzanych prostymi korzyściami skali: im większa średnica wirnika (okrągły obszar omiatany przez łopaty turbiny), tym więcej energii może wytworzyć pojedyncza wieża wiatrowa. Jeśli można tanio wykonać ostrza i wznieść wieżę, koszt energii elektrycznej spada wraz z wydłużaniem się ostrzy.
Nawet na rozległych Wielkich Równinach transport drogowy ogromnych łopat turbin jest ryzykownym przedsięwzięciem.
Superostrza Sandia są oparte na koncepcjach opracowanych przez Eric Loth, profesor inżynierii mechanicznej i lotniczej na Uniwersytecie Wirginii . Na swojej długości miałyby szereg przegubów, które umożliwiałyby ich składanie w odpowiedzi na siłę wiatru. Umieszczone z wiatrem od wieży (w przeciwieństwie do konwencjonalnych łopat, które są ustawione pod wiatr), łopaty zaciskają się jak szpony drapieżnika w ekstremalnych warunkach wiatru, aby zmniejszyć siły działające na turbinę. W optymalnych warunkach rozciągnęłyby się na całą długość. Szczególnie dobrze nadają się do instalacji morskich na obszarach narażonych na huragany i umożliwiłyby ekonomiczne wytwarzanie energii w regionach, w których wiatry są słabe.
Zmieniający się wirnik zaciska się jak szpon drapieżnika w odpowiedzi na zmieniające się warunki wiatru.
To, co proponujemy, znacznie wykracza poza obecne projekty i wiąże się z bardzo wysokim ryzykiem, mówi Todd Griffith, kierownik techniczny Sandii. Program Morskiej Energetyki Wiatrowej .
Najdłuższe dostępne obecnie lemiesze mają 80 metrów i są zbudowane w jednym segmencie. Długości ostrzy są na razie ograniczone przez wyzwania logistyczne i transportowe: ciężko jest używać ciężarówek do przewożenia czegoś o długości kilkudziesięciu metrów i średnicy kilku metrów. Firma Vestas z siedzibą w Danii niedawno rozpoczęła wysyłkę 62-metrowe ostrza w USA Pierwszym klientem jest Duke Energy, który jeszcze w tym roku rozpocznie budowę nowej farmy wiatrowej z wykorzystaniem dużych łopat w Oklahomie. Łopaty zostaną wysłane do portów wzdłuż wybrzeża Zatoki Meksykańskiej w Teksasie, przetransportowane koleją do Oklahomy i przewiezione na miejsce. Taka instalacja nie mogłaby się zdarzyć w bardziej zatłoczonych częściach kraju.
Ostrza segmentowe, które umożliwiają łatwiejszy transport i montaż na miejscu, nie są nowe; Europejscy producenci, w tym Grya oraz Enercon teraz je oferują, ale nie zostały jeszcze szeroko rozpowszechnione. Bruce Peacock, wiceprezes ds. inżynierii i konstrukcji w dziale energii odnawialnej w Duke’u, uważa, że budowniczowie farm wiatrowych są niechętni dodawaniu potencjalnych słabości konstrukcyjnych do długich, sztywnych łopat poddawanych dużym naprężeniom: Małe wady konstrukcyjne mogą prowadzić do katastrofalnych awarii.
Todd Griffith z Sandia National Laboratory trzyma w ręku model łopatek turbiny, który opracowuje wraz z kolegami.
Nawet jeśli łopaty dotrą na miejsce, wznoszenie wież wiatrowych o wysokości przekraczającej 120 metrów stanowi wyzwanie same w sobie, ponieważ dźwigi nie są wystarczająco wysokie. Producenci tacy jak Terex oraz Manitowoc opracowują specjalistyczne dźwigi do bardzo wysokich wież wiatrowych, ale nie jest jasne, czy kiedykolwiek będą wystarczająco wysokie, aby postawić wieżę z 400-metrowym wirnikiem. Pojawiają się nowatorskie rozwiązania. Systemy Keystone Tower , start-up z siedzibą w północnym Kolorado, opracował mobilną fabrykę do formowania na miejscu arkuszy stalowych w owinięty spiralny projekt, eliminując problem transportu dużych wież ciężarówkami. Na stole kreślarskim znajdują się również wzory do tzw dźwigi wspinaczkowe które zasadniczo pną się w górę wieży, gdy się wznosi.
Perspektywa nowych technologii i egzotycznych materiałów na łopaty, które są lżejsze i mocniejsze, oznacza, że jest mało prawdopodobne, aby dążenie do wielkich turbin wiatrowych wygasło. Gigantyczne farmy morskie, takie jak Londyn Array prawdopodobnie staną się bardziej powszechne w przyszłości, a rozmiar łopat i wysokość wieży nie napotykają takich samych ograniczeń na morzu, jak na lądzie. Zanim projekt Sandii pojawi się na rynku, minie dekadę lub dłużej, ale trwają prace nad jeszcze bardziej futurystyczną koncepcją wysuwanych łopatek, które w sprzyjających warunkach wysuwają się na zewnątrz.