211service.com
W poszukiwaniu potwornego ostrza turbiny wiatrowej
Blade Dynamics, sześcioletnia firma, która jest częściowo własnością American Superconductor, projektanta turbin wiatrowych i dostawcy elektroniki dla farm wiatrowych, twierdzi, że opracowała technologię, która umożliwi powstanie największych na świecie łopat turbin wiatrowych. Zademonstrował tę technologię, produkując 49-metrowe łopaty, a teraz Energy Technologies Institute, partnerstwo między rządem Wielkiej Brytanii a dużymi korporacjami, takimi jak BP, Shell i Caterpillar, dał firmie prawie 25 milionów dolarów na zbudowanie 100-metrowych łopat. Mogliby uruchomić turbiny wiatrowe o wysokości 250 metrów, które górowałyby nad pomnikiem Waszyngtona, który ma zaledwie 169 metrów wysokości. Największe łopaty turbin wiatrowych mają teraz 75 metrów długości (patrz Potężna turbina wiatrowa ).
Duże ostrze: Formy 80-metrowych łopat turbin, które Vestas opracowuje, rozciągają się w dal.
Wysiłek nie jest tylko rekordowym widowiskiem. Znalezienie przystępnych cenowo sposobów wytwarzania ogromnych łopat turbin wiatrowych jest jednym z największych wyzwań, które utrudniają konkurencyjność morskiej energetyki wiatrowej w stosunku do paliw kopalnych, a wiodące firmy zajmujące się energetyką wiatrową, w tym GE i Vestas, opracowują technologię, która ma rozwiązać ten problem.
Niektóre z najlepszych wiatrów do wytwarzania energii znajdują się na morzu, gdzie wiatr może być bardziej stabilny, szybszy i mniej turbulentny niż na lądzie. Turbiny wiatrowe stanowią tylko około jednej trzeciej kosztów morskich farm wiatrowych — koszty instalacji są głównym wydatkiem, ponieważ dotyczą one ogromnych, wyspecjalizowanych statków i są opóźnione z powodu złej pogody. Korzystanie z większych turbin wiatrowych zmniejsza liczbę potrzebnych turbin wiatrowych, zmniejszając koszty instalacji i konserwacji (patrz Budowanie większych, lepszych turbin wiatrowych i Wielki niemiecki eksperyment energetyczny ).
Jednym z problemów związanych z budową bardzo dużych turbin wiatrowych jest to, że koszt wykonania łopat rośnie w zawrotnym tempie. W miarę jak turbiny wiatrowe stają się coraz większe, obciążenie łopat, a tym samym ich waga, rośnie wykładniczo. Konwencjonalny sposób wytwarzania ostrzy obejmuje formy, które są tak długie jak same ostrza. Formy i inny sprzęt potrzebny do ich wykonania stają się tak duże i wyspecjalizowane, że jest niewielu dostawców, co podnosi ceny sprzętu do produkcji. Upewnienie się, że ostrza są dokładnie uformowane, również staje się coraz trudniejsze w miarę wydłużania się ostrzy.
Niektórzy główni producenci turbin wiatrowych trzymają się dużych form, ale stosują łopatki z włókna szklanego wzmacnianego węglem i nowe konstrukcje łopatek, aby zrównoważyć część wzrostu kosztów produkcji. Liczą również na oszczędności w instalacji i innych kosztach, aby uzasadnić biznes dla większych turbin wiatrowych. Na przykład Siemens używa dużych form do swoich 75-metrowych łopat, podobnie jak Vestas, który opracowuje 80-metrowe łopaty do turbiny wiatrowej, która będzie dostępna w przyszłym roku.
Podczas gdy producenci tacy jak Vestas stosują ostrza wzmocnione włóknem węglowym, Blade Dynamics produkuje ostrza w całości z włókna węglowego. Firma opracowała własne sposoby wytwarzania odcinków o długości od 12 do 20 metrów z ostrza z włókna węglowego, a następnie bezproblemowego łączenia ich ze sobą — eliminując potrzebę stosowania dużych form. Niektóre wcześniejsze próby ostrzy modułowych obejmowały skręcanie ze sobą sekcji ostrzy, ale powodowało to naprężenia wewnątrz ostrzy, które czyniły je zbyt słabymi.
Włókno węglowe jest droższe niż włókno szklane, więc przy danej długości łopatki będą droższe. Ale David Cripps, starszy kierownik techniczny w Blade Dynamics, mówi, że użycie włókna węglowego może poprawić ogólną ekonomikę turbin wiatrowych na kilka sposobów. Wykonując łopatę w mniejszych sekcjach, możliwe jest wykonanie bardziej precyzyjnych struktur aerodynamicznych, poprawiających osiągi – mówi. Ponadto, ponieważ łopaty ważą znacznie mniej niż te z włókna szklanego, możliwe jest umieszczenie dłuższych łopat w istniejących konstrukcjach turbin wiatrowych. Na przykład 49-metrowa łopata firmy waży nie więcej niż konwencjonalna 45-metrowa łopata określona w oryginalnym projekcie turbiny wiatrowej. Dłuższe łopaty zbierają więcej wiatru, umożliwiając turbinom generowanie większej mocy przy niższych prędkościach wiatru, co zwiększa przychody.
Lżejsze łopaty umożliwiają również projektowanie nowych turbin wiatrowych, które mają lżejsze i tańsze komponenty, takie jak wał napędowy, wieża i fundament. Zamiast wirnika 24-tonowego możesz mieć wirnik 15-tonowy. Cripps mówi, że to znaczna waga do zaoszczędzenia na końcu długiej wieży wspornikowej.
Wysiłek rozwojowy jest częścią strategii American Superconductor polegającej na wprowadzaniu na rynek 10-megawatowych turbin wiatrowych (przybrzeżne farmy wiatrowe zwykle wykorzystują turbiny 3,6-megawatowe lub, rzadziej, sześciomegawatowe). Zmniejsza masę generatora turbiny wiatrowej za pomocą materiałów nadprzewodnikowych i opracowuje 10-megawatowe turbiny, które, jak mówi, będą ważyć około pięciu megawatów, aby obniżyć koszty instalacji.