美國研究團(tuán)隊正設(shè)計全世界最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)

時間:2017-07-17

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:美國風(fēng)能產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。過去9年,該國可再生能源的總量增長了3倍多,其中風(fēng)能和太陽能占多數(shù)。

美國風(fēng)能產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。過去9年,該國可再生能源的總量增長了3倍多,其中風(fēng)能和太陽能占多數(shù)?,F(xiàn)在,他們計劃利用更多的風(fēng)能,而降低其成本的最佳方式之一是建造更大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。這正是由弗吉尼亞大學(xué)研究人員帶領(lǐng)的包括6個機(jī)構(gòu)在內(nèi)的聯(lián)合團(tuán)隊正在設(shè)計全世界最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原因,該風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)高500米,比美國帝國大廈還高約57米。

風(fēng)機(jī)的發(fā)電量取決于規(guī)模和高度,其電力一般在1到5兆瓦之間,位于較高電量一端時,它們足以為1100戶人家提供電量。隨著發(fā)電規(guī)模的變化,現(xiàn)在的風(fēng)機(jī)高度通常在70米,其葉片長約50米,比15至20年前大多了?!笆褂酶笠?guī)模的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原因與經(jīng)濟(jì)有很大關(guān)系”,紐約州立大學(xué)布法羅分校機(jī)械與航空航天工程學(xué)院助理教授JohnHall解釋說,原因之一是大型葉片的發(fā)電量更大、在較高海拔時更加穩(wěn)定,因此成本效益更佳。為此,該巨型風(fēng)力發(fā)電機(jī)項目負(fù)責(zé)人、能源部高級研究計劃局的EricLoth說,用更高的風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠“捕集更多能量”。

風(fēng)能專家表示“越大越好”還有另外一個原因:更長的葉片還能更有效地捕捉風(fēng)能,而更高的塔樓則能擁有更長的葉片。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電量與其“掃略面積”——風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)所覆蓋的區(qū)域——直接相關(guān),馬薩諸塞大學(xué)羅威爾分校風(fēng)能中心主任、機(jī)械工程師ChristopherNiezrecki解釋說。這一關(guān)系并非線性的,如果葉片長度加倍,Niezrecki解釋說,一個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)將能產(chǎn)生4倍的能量。他指出,更大風(fēng)力發(fā)電機(jī)的“切入”速度——它們能夠開始產(chǎn)生能量時的風(fēng)速——也較低一些。

Loth團(tuán)隊計劃設(shè)計一個擁有200米長度葉片的50兆瓦風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng),如果能夠成功,該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能量將會比現(xiàn)有設(shè)備強(qiáng)10倍。不過科學(xué)家并不打算僅擴(kuò)大傳統(tǒng)設(shè)計的規(guī)模,他們想改變的是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常有三個葉片,但是為了減輕風(fēng)機(jī)重量并降低成本,這個超大風(fēng)力發(fā)電機(jī)將葉片數(shù)量縮減到兩個。Loth說,減少葉片的數(shù)量通常會讓一個風(fēng)力發(fā)電機(jī)降低效率,但他所在團(tuán)隊正在利用一個先進(jìn)的風(fēng)機(jī)氣動設(shè)計,該設(shè)計可以在很大程度上彌補(bǔ)相應(yīng)的損失。

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