據(jù)美國(guó)CW雜志報(bào)道，受美國(guó)能源部先進(jìn)研究項(xiàng)目辦公室資助，由美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室參與的“超大超輕分段式風(fēng)電葉片（SUMR）”研究項(xiàng)目正在進(jìn)行中。該項(xiàng)目旨在研發(fā)長(zhǎng)度超過(guò)2個(gè)橄欖球場(chǎng)（約220米）的50MW風(fēng)電葉片，其長(zhǎng)度越是現(xiàn)有最長(zhǎng)葉片的2.5倍有余。
該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)由弗吉尼亞大學(xué)主導(dǎo)，還包括了伊利諾伊大學(xué)、科羅拉多大學(xué)（含緬因分校）等，顧問(wèn)單位包括西門子、維斯塔斯等。
此前，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室曾成功研發(fā)出100米長(zhǎng)13MW風(fēng)電葉片，并成為此次SUMR項(xiàng)目開展的基石。盡管50MW水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的尺寸前所未有，但研究顯示通過(guò)有效的載荷調(diào)控可以最大程度減少葉片承受的峰值壓力和疲勞程度，成本由此降低，為配套生產(chǎn)50MW的葉片提供了可行性。
美國(guó)目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)大都是1MW-2MW型的，葉片長(zhǎng)度不超過(guò)50米。最大的一臺(tái)也僅有8MW的功率，葉片長(zhǎng)度80米。
“美國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展?jié)摿薮螅呛Ｉ巷L(fēng)機(jī)安裝成本昂貴，是重要的掣肘。”項(xiàng)目首席技術(shù)負(fù)責(zé)人Todd Griffith表示。另外，生產(chǎn)出功率50MW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)設(shè)計(jì)人員也是不小的挑戰(zhàn)，這個(gè)功率是現(xiàn)有最大功率的六倍。
“就傳統(tǒng)的迎風(fēng)葉片來(lái)說(shuō)，一旦功率超過(guò)10-15MW，其生產(chǎn)、運(yùn)輸，安裝和維護(hù)費(fèi)用就變得非常昂貴。它必須保持足夠高的剛度，避免產(chǎn)生疲勞，消除強(qiáng)風(fēng)條件下塔筒破裂的風(fēng)險(xiǎn)。但因?yàn)閯偠雀咭馕吨w積沉重、巨大，直接影響成本，對(duì)于超大尺寸的風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)比重力載荷帶來(lái)的影響更為巨大。”Griffith表示說(shuō)。
他表示根據(jù)的新的設(shè)計(jì)，葉片是分段生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)模瑯O大降低了運(yùn)輸安裝的難度和成本。并且，與傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)不同的是，超大尺寸的風(fēng)機(jī)還可以適應(yīng)并于逆風(fēng)葉片匹配使用。
SUMR項(xiàng)目下，風(fēng)機(jī)的載荷調(diào)控方式模仿了棕櫚樹的經(jīng)驗(yàn)。分段式葉片可以順風(fēng)勢(shì)發(fā)生彎折，卸去部分應(yīng)力，減小了葉片承受的壓力。這使得在保持同樣剛度的前提下，葉片的質(zhì)量得以減輕。另外，分段式葉片的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)在面臨極端暴風(fēng)天氣時(shí)表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，甚至可以根據(jù)不同風(fēng)速做出相應(yīng)的調(diào)整。
“在極高的風(fēng)速下，分段式葉片會(huì)根據(jù)風(fēng)向調(diào)控載荷，降低了損毀的風(fēng)險(xiǎn)；而在的風(fēng)速下，葉片得以充分伸展，實(shí)現(xiàn)能量的最大輸出。”Griffith表示說(shuō)。
