Wind Power's Next Hope: Blades så lange som to fodboldbaner

Inspireret af den måde, palmer bevæger sig i kraftig vind, er en gruppe forskere ved University of Virginia og Sandia National Laboratory ved at udvikle en ekstrem lang vindmøllevinge, der kan gøre det muligt at konstruere 50 megawatt-møller – langt ud over nutidens kraft. , som plejer at producere kun to megawatt. Vingerne, designet under et program finansieret af det amerikanske energiministeriums ARPA-E-program, ville være 200 meter lange, 2,5 gange længden af ​​de længste vinger, der er kommercielt tilgængelige i dag.

I de senere år har vindkraftindustrien bevæget sig i retning af længere og længere vinger, drevet af simple stordriftsfordele: Jo større diameter rotoren har (det cirkulære område, der fejes af turbinevingerne), jo mere strøm kan et enkelt vindtårn producere. Hvis vingerne kan laves og tårnet opføres billigt, falder prisen på elektricitet i takt med at vingerne bliver længere.

Selv på de vidåbne Great Plains er transport af enorme turbinevinger ad landevejen en svær opgave.

Sandia superbladene er baseret på koncepter udviklet af Eric Loth, professor i mekanisk og rumfartsteknik ved University of Virginia . De ville have en række led langs deres længde, der ville gøre dem i stand til at folde som svar på vindens styrke. Placeret neden for tårnet (i modsætning til konventionelle vinger, som er i modvind), ville vingerne snage sig som en rovfugles klør under ekstreme vindforhold for at mindske kræfterne på turbinen. Under optimale forhold vil de strække sig til deres fulde længde. De er særligt velegnede til offshore-installationer i orkanudsatte områder, og de ville gøre det muligt at producere strøm økonomisk i områder, hvor vinden er let.

Den forvandlende rotor slynger sig som en rovfugles talon som reaktion på skiftende vindforhold.

Det, vi foreslår at gøre, er meget langt ud over det nuværende design og meget høj risiko, siger Todd Griffith, den tekniske leder for Sandia's Offshore vindenergiprogram .

De længste knive, der findes i dag, er 80 meter og bygget i et enkelt segment. Bladlængder er indtil videre begrænset af logistik- og transportudfordringer: det er svært at bruge lastbiler til at flytte noget dusinvis af meter langt og flere meter i diameter. Danmarksbaserede Vestas begyndte for nylig at sende 62-meter blades i USA Den første kunde er Duke Energy, som vil begynde at bygge en ny vindmøllepark ved hjælp af de store vinger i Oklahoma senere på året. Vingerne vil blive sendt til havne langs Texas' Gulf Coast, transporteret med jernbane til Oklahoma og lastbil til stedet. Sådan en installation kunne ikke ske i mere belastede dele af landet.

Segmenterede klinger, som muliggør lettere transport og montering på stedet, er ikke nye; europæiske producenter inkl Gamesa og Enercon tilbyder dem nu, men de er endnu ikke blevet udbredt bredt. Vindmøllebyggere er forsigtige med at tilføje potentielle strukturelle svagheder til lange, stive vinger, der udsættes for høje belastninger, siger Bruce Peacock, vicepræsident for teknik og konstruktion i Dukes afdeling for vedvarende energi: Små strukturelle fejl kan føre til katastrofale fejl.

Todd Griffith, fra Sandia National Laboratory, har en skalamodel af de turbineblade, som han og hans kolleger er ved at udvikle.

Selv hvis vingerne kommer til stedet, giver det sine egne udfordringer at rejse vindtårne ​​over 120 meter høje, fordi kranerne ikke er høje nok. Producenter som f.eks Terex og Manitowoc udvikler specialiserede kraner til meget høje vindtårne, men det er ikke klart, at de nogensinde bliver høje nok til at sætte et tårn op med en 400 meter lang rotor. Nye løsninger dukker op. Keystone Tower Systemer , en startup baseret i det nordlige Colorado, har udviklet en mobil fabrik til at forme stålplader til et indpakket spiraldesign på stedet, hvilket eliminerer problemet med at sende store tårne ​​med lastbil. Der er også designs på tegnebordet til såkaldte klatrekraner der i det væsentlige spretter op i tårnet, når det rejser sig.

Udsigten til nye teknologier og eksotiske vingematerialer, der er lettere og stærkere, betyder, at det er usandsynligt, at drivkraften til at formindske vindmøller vil dø ud. Gigantiske offshore-farme som London Array vil sandsynligvis blive mere almindelige i fremtiden, og vingestørrelse og tårnhøjde står ikke over for de samme begrænsninger til søs, som de gør på land. Det vil tage et årti eller mere for Sandia-designet at finde vej til markedspladsen, hvis det nogensinde gør det, men endnu mere futuristiske koncepter for udtrækkelige vinger, der teleskoperer udad under gunstige forhold, er på vej.

skjule