Лопасть ветрогенератора длиной в 200 метров была создана, глядя на пальму
Москва, 19:56, 31 Янв 2016, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Новый дизайн для гигантских лопастей, размером больше, чем два футбольных поля, может помочь в создании оффшорных (расположенных в море) ветряных турбин мощностью 50 МВт. Но как удастся доставить такие гигантские конструкции на место и смонтировать их?
Для создания таких турбин требуются лопасти несущего винта длиною более, чем 200 метров. Это в два с половиной раза длиннее, чем любая ныне существующая лопасть. Поэтому ее придется делать сегментированной.
Разработкой занимается команда ученых, во главе с университетом Вирджинии и включает корпоративных партнеров Дженерал Электрик, Сименс АГ и компанию Vestas, занимающуюся ветровыми системами.
Предыдущий проект турбины на 13 МВт использует 100-метровые лопасти, а 50 МВт горизонтальный ветродвигатель выходит далеко за рамки любого размера современного проектирования. Исследования показывают, что выравнивание нагрузки может значительно снизить максимальные напряжения и усталости на лопасти ротора. Это снижает издержки и позволяет построить лопасть достаточно большую для 50 МВт системы.
Большинство нынешних ветровых турбин в США производят мощности в 1 — 2 МВт, с лопастями около 50 метров, в то время как крупнейшая коммерчески доступная турбина мощностью 8 МВт, с лопастями 80 метров в длину.
«США имеет большой оффшорный ветроэнергетический потенциал, но морские установки стоят дорого, так что более крупные турбины необходимы, чтобы удержать эту энергию на доступной стоимости», — говорит автор лопасти Тодд Гриффит.
«Обычные наветренные лопасти стоят дорого в изготовлении и поддерживают 10 — 15 МВт. Они должны быть жесткими, чтобы избежать усталости и исключить риск ударить башню при сильных порывах. Эти жесткие лопасти тяжелые, что напрямую связано с затратами», — сказал Гриффит.
Он заявил, что новые лопасти могут быть более легко и экономически эффективно производиться сегментами, что не требует гигантского оборудования, необходимого для транспортировки и сборки обычных лопастей.
Лопасти турбины будут расположены с подветренной стороны, в отличие от обычных турбин, с лопастями с наветренной стороны башни.
На дизайн гигантской лопасти конструктора вдохновили движения пальм во время шторма. Легкий, сегментированный стрежень аппроксимирует ряд цилиндрических оболочек, которые гнутся от ветра, при этом сохраняя жесткость сегмента. Такой расклад кардинально уменьшает массу, необходимую для жесткости, путем уменьшения сил на лопастях.
Сегментированные лопасти турбины имеют значительное преимущество в районах мира, подверженных риску сильных штормов, где оффшорные турбины должны выдерживать огромные скорости ветра более 360 километров в час. Лопасти ориентируются, чтобы уменьшить консольные силы на лопасти через цапфу шарнира, который реагирует на изменения в скорости ветра.
«На опасной скорости ветра, лопасти уложены и выровнены с направлением ветра, снижая риск повреждения. При более низких скоростях ветра, лопасти разворачиваются шире, чтобы максимизировать производство энергии». — поясняет Гриффит.
Увеличение уровня производительности турбин позволит США получать 20 процентов электроэнергии от ветра уже к 2030 году.
