Ny roterende elektrisk kontakt eliminerer afhængigheden af ​​sjældne jordarters magneter til store vindmøller

Motiveret af behovet for at eliminere dyre sjældne jordarters magneter i direkte drevne vindmøller i brugsskala, udviklede Sandia National Laboratories forskere en fundamentalt ny type roterende elektrisk kontakt. Sandia er nu klar til at samarbejde med industrien for vedvarende energi for at udvikle den næste generation af direkte drevne vindmøller.

Sandias Twistact-teknologi har en ny tilgang til at overføre elektrisk strøm mellem en stationær og roterende ramme eller mellem to roterende enheder med forskellige hastigheder eller rotationsretning, ideel til anvendelse i vindmøller.

"Twistact opstod ved at stille os selv nogle virkelig udfordrende spørgsmål," sagde Jeff Koplow, Sandia-forsker og ingeniør. "Vi vidste, at det kunne ændre spillet, hvis vi kunne finde en måde at komme uden om den begrænsede levetid for konventionelle roterende elektriske kontakter."

"Jeg begyndte at tænke på, at der måske ikke er tænkt på enhver tænkelig roterende elektrisk kontaktarkitektur endnu," sagde Koplow. "Vi brugte meget tid på at overveje, om der var en anden plausibel måde."

Den resulterende innovation, Twistact, bruger en ren rullende kontaktanordning til at transmittere elektrisk strøm langs en ultra-lav-modstandsbane. Teknologien viser sig at være gavnlig til at sænke omkostningerne, forbedre bæredygtigheden og reducere vedligeholdelsen.

Eliminering af afhængighed af sjældne jordarters metaller

De fleste af de nuværende vindmøller i brugsskala er afhængige af sjældne jordarters magneter, sagde Koplow. Disse materialer har en høj startpris og er sårbare over for forsyningskædens usikkerhed.

I 2011 var der for eksempel en forsyningskædekrise af sjældne jordarters materialer, der fik prisen på neodym og dysprosium, de to sjældne jordarters grundstoffer, der er meget brugt til sådanne magneter, til at stige i vejret. Dette havde potentialet til at blokere væksten i vindindustrien. Sandia-teamet begyndte at udvikle Twistact på det tidspunkt som en hæk for at beskytte den voksende vindindustri mod fremtidige forstyrrelser.

"Når man vægter det faktum ind, at sjældne jordarters metaller altid har været en mangelvare, at deres minedrift er berygtet for dens negative miljøpåvirkning, og at konkurrerende applikationer såsom elektriske køretøjer også efterspørger sjældne jordarters metaller, er værdien Forslaget om Twistact bliver klart," sagde Koplow.

Ingen vedligeholdelses- eller udskiftningsomkostninger

Derudover adresserer Sandias Twistact-teknologi to fysiske nedbrydningsprocesser, der er fælles for børste- eller slæberingsenheder med høj vedligeholdelse – glidende kontakt og elektrisk lysbue. Disse begrænsende faktorer reducerer ydeevnen af ​​traditionelle roterende elektriske kontakter og fører til kort levetid og høje vedligeholdelses- eller udskiftningsomkostninger.

Twistact, på den anden side, er blevet bevist gennem laboratorietests at være i stand til at fungere over hele 30-årige driftstid af en multimegawatt-turbine uden vedligeholdelse eller udskiftning.

Andre potentielle anvendelser for teknologien omfatter synkronmotorer og generatorer, elektrificerede jernbaner og radartårne. Twistact kan også bruges til at erstatte børste eller slæberinge i eksisterende applikationer. + Udforsk yderligere

Nye fund om forekomsten af ​​sjældne jordarters metaller uden for Grännaa