Skubber grænserne for landbaseret rotorvækst

Forskere fra US Department of Energy's (DOE's) National Renewable Energy Laboratory (NREL) og Sandia National Laboratories søger efter måder at maksimere fordelene ved store rotorer og deres potentiale for øget energiproduktion. Deres arbejde som en del af DOE's Big Adaptive Rotor (BAR) projekt har til formål at skabe den næste generation af landbaserede vindmøller med 206 meter rotorer, hvilket vil øge kapacitetsfaktorerne med 10 procent eller mere over en typisk landbaseret turbine.

For at sætte dette i perspektiv, en rotor af den størrelse ville måle mere end 225 yards, eller om længden af ​​to fodboldbaner. Men hvorfor har supersizing møllerotorer betydning?

De seneste årtier har oplevet betydelige reduktioner i omkostningerne til vindenergi hovedsagelig på grund af stigninger i rotorstørrelse. Stigninger i rotorstørrelse på den samme maskinklassificering fører til lavspecifikke effektmøller, der kan reducere omkostningerne ved vindenergi ved at skabe et større fejet område, der hjælper vindkraftværker med mere konsekvent at fange vindenergi, samt adgang til højere vindhastigheder i forhøjede højder. Men længden og vægten af ​​disse vinger skaber videnskab, ingeniørarbejde, logistisk, og fremstillingsudfordringer, der i øjeblikket forhindrer skalering af møller op til størrelser, der gør sandt på ordtaket, større er bedre.

"Det overordnede mål for BAR er at muliggøre storstilet, lavspecifikke effektmøller til landbaseret anvendelse, "sagde Nick Johnson, en NREL forskningsingeniør og hovedforsker på BAR -projektet. "For at få dette til at ske, vi er nødt til at overvinde fremstilling, transport, og logistiske udfordringer med nye løsninger. Et område, hvor vi kan hjælpe med at aktivere denne teknologi, er at løse videnskabelige og tekniske vanskeligheder i forbindelse med design og drift af store slanke og fleksible kniveudfordringer relateret til knivdynamik, modellering, materialer, Indlæser, og kontrol. "

Disse videnskabelige og tekniske hindringer er kernen i en nylig NREL- og Sandia -undersøgelse. BAR -forskere leverer kvalitative analysevurderinger af rotorkoncepter baseret på præstationsmålinger og de videnskabelige og tekniske udfordringer i forbindelse med hvert koncept.

For eksempel, vægtreducerende strategier kan reducere både træthed og ekstrem belastning på turbineblade, der resulterer i højere knivbelastning og vedligeholdelsesomkostninger. Begreber som distribuerede aerodynamiske kontroller muliggør vægttab ved at reducere ultimative belastninger og træthed på længere tid, mere fleksible blade, men indfør kontrol, fremstilling, og pålidelighedsproblemer. Detaljeret analyse af fordele og ulemper hjælper forskere med at forstå disse afvejninger og identificere, hvor der findes breakpoints for forskellige teknologier.

For at hjælpe med at tydeliggøre og bedre formulere de videnskabelige og tekniske forhindringer, der står over for potentielle møllekoncepter, forskere bruger NREL's mølledesignmodeller OpenFAST og Wind-Plant-Integrated System Design and Engineering Model (WISDEM) til at modellere møllens ydeevne og møller på systemniveau interaktioner.

Da ejer-operatører af vindmølleværker leder efter større indtægter fra forbedret strømreduktion, lavspecifikke maskiner vil fortsætte med at vokse i popularitet på grund af deres evne til at producere mere elektricitet over flere timer og vil kunne afsendes, når der er mest brug for strøm. Gennem belysning af underliggende videnskabelige og tekniske udfordringer for større møllerotorer, BAR-forskere hjælper med at gøre morgendagens gigantiske landbaserede vindmøller mulige i dag.