據美國CW雜志報道，受美國能源部先進(jìn)研究項目辦公室資助，由美國桑迪亞國家實(shí)驗室參與的“超大超輕分段式風(fēng)電葉片（SUMR）”研究項目正在進(jìn)行中。該項目旨在研發(fā)長(cháng)度超過(guò)2個(gè)橄欖球場(chǎng)（約220米）的50MW風(fēng)電葉片，其長(cháng)度越是現有最長(cháng)葉片的2.5倍有余。
該項目團隊由弗吉尼亞大學(xué)主導，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(mén)子、維斯塔斯等。
此前，桑迪亞國家實(shí)驗室曾成功研發(fā)出100米長(cháng)13MW風(fēng)電葉片，并成為此次SUMR項目開(kāi)展的基石。盡管50MW水平軸風(fēng)力發(fā)電機的尺寸前所未有，但研究顯示通過(guò)有效的載荷調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。
美國目前的風(fēng)力發(fā)電機大都是1MW-2MW型的，葉片長(cháng)度不超過(guò)50米。最大的一臺也僅有8MW的功率，葉片長(cháng)度80米。
“美國海上風(fēng)電發(fā)展潛力巨大，但是海上風(fēng)機安裝成本昂貴，是重要的掣肘?！表椖渴紫夹g(shù)負責人Todd Griffith表示。另外，生產(chǎn)出功率50MW的風(fēng)力發(fā)電機對設計人員也是不小的挑戰，這個(gè)功率是現有最大功率的六倍。
“就傳統的迎風(fēng)葉片來(lái)說(shuō)，一旦功率超過(guò)10-15MW，其生產(chǎn)、運輸，安裝和維護費用就變得非常昂貴。它必須保持足夠高的剛度，避免產(chǎn)生疲勞，消除強風(fēng)條件下塔筒破裂的風(fēng)險。但因為剛度高意味著(zhù)體積沉重、巨大，直接影響成本，對于超大尺寸的風(fēng)機來(lái)說(shuō)比重力載荷帶來(lái)的影響更為巨大?！盙riffith表示說(shuō)。
他表示根據的新的設計，葉片是分段生產(chǎn)和運輸的，極大降低了運輸安裝的難度和成本。并且，與傳統風(fēng)機不同的是，超大尺寸的風(fēng)機還可以適應并于逆風(fēng)葉片匹配使用。
SUMR項目下，風(fēng)機的載荷調控方式模仿了棕櫚樹(shù)的經(jīng)驗。分段式葉片可以順風(fēng)勢發(fā)生彎折，卸去部分應力，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，分段式葉片的設計優(yōu)勢在面臨極端暴風(fēng)天氣時(shí)表現出明顯的優(yōu)勢，甚至可以根據不同風(fēng)速做出相應的調整。
“在極高的風(fēng)速下，分段式葉片會(huì )根據風(fēng)向調控載荷，降低了損毀的風(fēng)險；而在的風(fēng)速下，葉片得以充分伸展，實(shí)現能量的最大輸出?！盙riffith表示說(shuō)。
