“新型”風力渦輪機欲顛覆傳統風電系統

 

　　業內普遍認為，我們已經逐漸接近風力渦輪機效率的理論極限，因此風電已成為一項成熟的技術，然而，仍有人提出大膽的假設。據美國《每日科學》7月20日報道，美國加州理工學院的技術人員以過去30年的風電產業研究為基礎，做出了大膽假設，這個假設理論不僅能夠提高風電能效，還可以節省開支，即把風力渦輪機并攏，拉近它們的距離。

　　“目前為止，風力渦輪機技術的發展被局限了，其實風電場看似實用，但實際上它的能效是比較低的。”加州理工學院仿生工程研究中心主任、工程與應用科學教授約翰·達比利解釋稱，“從傳統觀點來看， 螺旋槳式風力發電機組必須間隔一段距離，以避免互相干擾。事實上，從空氣動力學的角度來看，部分風能被忽略和浪費了。因此，為了彌補‘缺陷’，風機制造商們開始建立更大、更高的風力渦輪機來‘捕捉’更多的風。”

　　然而，更高更大并不代表著更好。高度和尺寸的增加會導致一些問題，包括成本的增加、設計難度的加大，以及修建工程的挑戰等。另外，還要考慮視覺、聲響和雷達信號的問題。

　　達比利透露，他目前已經把精力全部集中在了研究如何把風力渦輪機靠得更近、提高能效的模型設計上，單個風力渦輪機的效率問題已經靠后排了。

　　達比利表示：“有不少專家認為，目前風機的高度是捕捉風能的最佳位置，相比距離地面30英尺左右的高空，目前風機高度對于捕捉風能而言的確有明顯優勢。但如果與地面不遠處的低空相比，實則存在很大差距。因此，如果發展近地風機，我想能效將更突出。讓我們大膽地接受這個挑戰吧。”

　　在達比利帶領下，加州理工學院設計的假設模型是：利用垂直軸風力渦輪機（VAWTs），把它們緊密地放置在一起，以此產生的電力，比水平軸螺旋槳式渦輪機的要大。達比利認為，垂直軸風力渦輪機有很多好處，比如湍流風時還能有效運作，而且還可以減少運行和維護的費用，降低對環境的影響。

　　事實上，當今風電產業對于垂直軸風力渦輪機的應用率是非常低，這其中有兩個主要原因，其一，單獨使用該渦輪機效率非常低；其二，上一代的垂直軸風力渦輪機由于結構性故障致使疲勞作業，因而蒙受了較大的損失。

　　“對于效率問題，我們的設計方案不依賴單個的渦輪機效率，而是關注渦輪機的間距。”達比利稱，“至于結構故障問題，隨著材料的不斷進步，空氣動力載荷技術的不斷更新，新設計利用更好的裝備，有能力承受更大的作業壓力。”

　　其實，從去年夏天開始，達比利的技術團隊就開始了這一模型的實驗，當時研究人員收集了現場數據，并研究出了正確的實驗軌道，然而這并不是功成身退的時候，接下來就要擴大實際示范范圍，改進一些技術方案，用于實地試驗。

　　最終，通過實驗，這一模型實現了降低風電成本的目標。達比利表示：“我希望我們的實驗結果可以為當下風電產業的發展提供很好的依據。”