Ветрогенераторы будущего со структурой пальмы будут выше Empire State Building / Хабр

marks 21 мар 2016 в 13:34

Время на прочтение 2 мин

Количество просмотров 12K

Энергия и элементы питания Будущее здесь

Группа исследователей из ряда университетов США предлагает значительно увеличить размеры ветрогенераторов. Такая система будет вырабатывать энергии в несколько раз больше, чем любой современный ветрогенератор. Правда, такой гигант и стоить будет немало, кроме того, проблемой является и структура лопастей.

Размер лопасти составляет около 200 метров, что почти в три раза больше размера лопасти самого большого современного генератора (80+ метров). Высота же «башни» в этом случае должна быть около 500 метров (высота Empire State Building — «всего» 443 метра). Размах лопастей можно сопоставить с размерами четырех футбольных полей. Сама технология получила название «Сегментированный ультралегкий трансформирующийся ротор» (Segmented Ultralight Morphing Rotor, SUMR).

Мощность ветряка в этом случае составляет 50 МВт (максимальная мощность современного ветряка — 8 МВт).

Лопасти ветряка имеют особую конструкцию, позволяющую им складываться в случае значительного увеличения скорости ветра (система сможет выдерживать ветер вплоть до 320 км/ч). При шторме лопасти складываются таким образом, чтобы обеспечить минимальную площадь взаимодействия с воздушными массами. Такую конструкцию инженеры создали после изучения листьев пальм и наблюдений за тем, как пальмовые листья взаимодействуют с ветром.

Кроме того, такая конструкция облегчает транспортировку лопастей. Перевезти даже современную лопасть длиной в 50-80 м — непростая задача (ведь особых дорог для этих целей нет, везти приходится по обычной трассе). А уж перевозка лопастей-гигантов и вовсе была бы проблема, если бы не возможность складывания (хотя все равно перевезти нечто подобное — отдельный проект).

Ветряки будут устанавливаться вдали от побережья, с подветренной стороны.

Рабочая группа включает специалистов из таких организаций, как Университет Вирджинии, Университет Иллинойса, Университет Колорадо, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, плюс партнеры General Electic Co., Siemens AG и другие.

Первый прототип гигантского ветрогенератора должен быть готов к 2019 году (всего 1/10 от размера оригинальной системы). А первая система оригинального размера будет готова не ранее, чем через 10-15 лет.

Теги:

• ветрогенератор
• альтернативная энергетика
• США
• ветрогенераторы

Хабы:

• Энергия и элементы питания
• Будущее здесь

Всего голосов 10: ↑10 и ↓0 +10

Комментарии 85

Максим Агаджанов @marks

Редактор

Telegram

Ветрогенераторы: как они работают и возможны ли в России

\\ Главная \ Технологии

Электрогенератор был изобретен более полутора веков назад. Ветровые колеса приводили в движение мельничные жернова еще с незапамятных времен. Так почему же современные ветрогенераторы — эти машущие гигантскими крыльями флагманы «зеленой энергетики» — требуют для производства высоких технологий? И сможем ли мы у нас, в России, наладить выпуск таких машин, или нам снова придется тратить нефтедоллары и покупать, покупать, покупать?

Простота базового принципа не всегда означает технологическую простоту, особенно если из конструкции надо «выжать» максимальную эффективность. В теории самолет весьма прост, и братья Райт, создавая свой «Флайер-1», вполне обошлись подручными материалами и индустриальными технологиями гаражного класса. Однако, как известно, первенец мировой авиации улетел не дальше размаха крыльев «Боинга-747», едва подняв в воздух Орвилла Райта в качестве полезной нагрузки. Современные лайнеры пересекают океаны и континенты, поднимают в небо десятки и даже сотни тонн груза. При этом они буквально напичканы хайтеком, который обеспечивает высочайшую функциональность, экономическую эффективность и безопасность эксплуатации. Воплощая в жизнь примитивную схему «ветровое колесо плюс электрогенератор», конструкторы нынешних ветроэнергоустановок мощностью в несколько мегаватт вынуждены также опираться на последние достижения науки и наукоемких производств.

Собственно, у авиации и ветроэнергетики немало общего. И там и там используется подъемная сила, образующаяся при взаимодействии крыла с набегающим потоком воздуха. Однако если для образования подъемной силы под крылом самолета приходится тратить энергию на создание тяги, то ветряк использует естественное движение воздушных потоков, для того чтобы забрать у них энергию и преобразовать ее в электричество. Еще одно принципиальное отличие ВЭУ от авиационных конструкций заключается в том, что их ресурс безостановочной работы составляет годы.

Нужно худеть

Пока размах ветрового колеса невелик, а мощность генератора измеряется в десятках или сотнях кВт, никаких особенных технологий не требуется, однако современная ветроэнергетика ориентируется на поистине гигантские сооружения: на 100−120-метровых башнях устанавливаются имеющие вес в десятки тонн гондолы, а размах лопастей ветрового колеса достигает 130 м. Чем выше башня и чем больше диаметр ротора, тем значительней используемый ветропотенциал. Однако при увеличении линейного размера ветроэнергетической установки (ВЭУ) ее мощность растет в квадратной пропорции, а вес — в кубической. Именно поэтому, как и в авиации, борьба с избыточным весом всей конструкции — один из важнейших приоритетов. Другая серьезная задача — обеспечение устойчивости всей конструкции. ВЭУ представляет собой могучую «голову» на тонкой ножке и подвергается сильнейшему ветровому давлению, раскачивается, вибрирует, и, чтобы ветряк не разрушился и не опрокинулся, требуются сложные расчеты и нестандартные технические решения.

Ветроэнергетический хайтек начинается прямо с роторов — внутри окружности самых больших из них спокойно умещается футбольное поле.

Чем совершенней аэродинамический профиль лопастей ветрового колеса, тем выше его КПД. При этом лопасти должны быть прочными и упругими, иначе высотные ветры сломают их как спички. Лопасти также должны иметь минимальный вес, так как повышение массы увеличивает нагрузки на конструкцию в целом и, соответственно, ее цену. В производстве лопастей для ротора, как и в авиапроме, ставка делается на неметаллические композитные материалы при ключевой роли стеклопластика, который как раз и совмещает в себе все требуемые свойства. Внутри лопасти помещается более жесткий каркас с прямоугольным сечением, а внешняя оболочка обеспечивает необходимый профиль крыла, разработанный специально для работы в воздушных потоках с невысокими скоростями. Но оптимальный вес вкупе с аэродинамическими качествами — это еще не все. Ветровое колесо должно обладать длительным рабочим ресурсом. Служить ВЭУ предстоит два десятилетия, и чем меньше на это время придется регламентных и ремонтных работ, тем дешевле обойдется эксплуатация.

Крылом по ветру

Не зря во время бури на корабле спускают паруса — использовать энергию ветра на благо возможно лишь до какого-то предела. Когда дует слишком сильно, приходится защищаться — начинают расти нагрузки на лопасти, на башню, на корпус гондолы. До эпохи мегаваттных ВЭУ проблема защиты ветряка от сильных порывов ветра решалась за счет более массивных башен и более прочных лопастей. Профиль крыльев конструировался таким образом, что при достижении определенной скорости потока воздуха от конца лопасти вниз шло нарастание срыва потока и возникала потеря подъемной силы. Так удавалось предохранить генератор от вращения на нерасчетных оборотах, что привело бы к его поломке. Однако поистине революционным решением, позволившим современным ветроустановкам достичь мегаваттных мощностей, стало введение в конструкцию ВЭУ системы управления углом атаки лопастей (pitch control). Эта интеллектуальная система отслеживает количество энергии, поступающей на ветроколесо, и поддерживает оптимальные обороты за счет поворота лопастей вокруг продольной оси и изменения подъемной силы. Изменение угла атаки выполняется с помощью специальных приводов в ступице, поворачивающих лопасти.

Система pitch control позволяет не только поддерживать вращение ротора в заданном диапазоне скоростей, но и помогает решить проблему безопасности всей ВЭУ — остановить ветроколесо при буревом ветре и избежать резонансного раскачивания башни. Дело в том, что ветрогенератор может попасть в резонанс от некоторых нагрузок — как от пульсации самого воздуха, так и от толчков, которые возникают, когда лопасть проходит мимо башни. Если смотреть издали, этот эффект практически незаметен, но если встать близко к башне, он вполне ощутим. Теперь представим себе, что частота этих толчков попала в резонанс с собственной резонансной частотой колебания башни. Итог нетрудно предсказать — ВЭУ разрушится. Конечно, бороться с этим эффектом можно, повышая частоту колебаний башни, то есть утолщая и утяжеляя ее. Это скажется на стоимости монтажа и материалов. А можно оставить ее изящной, но с помощью системы управления углом атаки заставить ветроколесо быстро проходить опасный режим.

15 тонн как часы

Не менее высокотехнологично и содержимое гондолы ветрогенератора. В большинстве действующих сегодня ВЭУ мегаваттного класса используется мультипликатор — 3−4-ступенчатая система зубчатых передач, которая позволяет повысить обороты с 15 об/мин на валу ветроколеса до 1500 об/мин на валу электрогенератора. И хоть зубчатыми передачами мир давно не удивишь, мультипликатор ВЭУ — случай особый. Современный мультипликатор — это махина весом в 12−15 т, которая имеет КПД не ниже 97%. Это, с одной стороны, весьма габаритная, а с другой — в высшей степени прецизионная механика. Для изготовления мультипликатора требуются высококачественные сплавы, сверхточная обработка поверхности. Особенно это касается высокооборотной ступени — той, что ближе к генератору. Требуются специальные масла, которые облегчают ход механизма и отводят в систему воздушного охлаждения те самые 3% потерь, которые преобразуются в тепло. Только так можно обеспечить низкий вес мультипликатора, высокий КПД и высокую износоустойчивость конструкции для длительного ресурса механизма.

И мозги пригодятся

Создатели ВЭУ непрерывно борются за повышение энергетической и экономической эффективности установок, повышая КПД компонентов (ветроколеса, мультипликатора, генератора и преобразователя), улучшая надежность конструкций и снижая их массу и цену. Борьба идет за несколько процентов (1−3) и даже за их доли. Сильнейший фактор в борьбе за энергетическую эффективность ВЭУ — система управления (СУ) и программное обеспечение (ПО). Современная СУ, снабженная ПО, максимально учитывающим особенности ветров и характеристики потребителей энергии, может дать повышение энергоотдачи на 10 и более процентов.

 Свои высокотехнологические особенности имеют, разумеется, и генератор, и система электрических тормозов, и конструкция обтекателя гондолы. Так может ли подобная наукоемкая продукция производиться в России?

Как купить черенок от лопаты

В статье «Бросим надежды на ветер» нашим собеседником была высказана весьма категоричная точка зрения — в России ветрогенераторы мегаваттного класса делать не умеют, и если решение о создании мощных ветропарков будет у нас принято, оборудование придется покупать у грандов индустрии из Германии, Дании и США. Чтобы выслушать альтернативную точку зрения, мы пригласили в редакцию руководителей проекта «Новый ветер» Вениамина Нырковского и Андрея Кулакова. Главная задача этого проекта — интеграция отечественных научных и промышленных возможностей для производства российских моделей ВЭУ.

«Цель нашего проекта — развитие российской ветроэнергетики как самостоятельной отрасли машиностроения, — говорит Андрей Кулаков, — однако к этому выводу мы пришли не сразу. Предварительные расчеты показывают: чтобы Россия в 2025 году имела 4,5% «зеленой электроэнергии’, необходимо будет построить ветропарки общей мощностью 8−10 ГВт. Где взять эти 5000 ВЭУ, если машиностроительные мощности Европы, Индии и Китая загружены «внутренним’ заказом? Ответ очевиден. Надо научиться производить здесь, в России.

Мощности для этого есть. Да и компетенции хватает. С металлом, а ВЭУ все-таки металлическая конструкция, наши мастера работают давно и в качестве не уступают иностранцам.

Лицензия? Мы проездили практически всю Европу — от Южной Австрии до Голландии — и поняли, что купить лицензию на выгодных для нас условиях попросту не получится. Во‑первых, предлагаются морально устаревшие конструкции минимум десятилетней давности, а прогресс в этой отрасли такой стремительный, что десять лет — это целая эпоха. Во‑вторых, по условиям лицензии мы получим, образно выражаясь, не лопату, а черенок от лопаты. Нам ограничат рынок сбыта, и свою продукцию мы не сможем продавать нигде, кроме России. Нам навяжут производителей генераторов, мультипликаторов, лопастей, системы управления, подшипников. Именно в этой продукции «зашит’ основной хайтек, но в лицензию она не входит, составляя при этом более 50% цены всей ВЭУ. Нам остаются башня, корпус гондолы и ступица. За это с нас попросят не менее? 10 млн. Есть ли в этом смысл?»

Середина золотая и доступная

«Вопреки скептическому мнению о возможностях нашей науки и промышленности мы пришли к выводу, что в России современные мощные ВЭУ производить можно, — продолжает тему Вениамин Нырковский.- Единственное, что мы очевидно «не потянем’, — это многоступенчатый мультипликатор с его прецизионной механикой. Таких производств в нашей стране нет, а их создание потребует миллиардов долларов. Но ситуация не безвыходная.

Сейчас порядка 17% представленных на рынке ветряков работают по системе direct drive, то есть обходятся вообще без мультипликатора. У этой схемы есть один большой плюс — наличие минимума движущихся частей, что добавляет конструкции надежности и уменьшает потери энергии. Но есть и большой минус: генератор, вал которого вращается со скоростью ветроколеса, должен быть очень большим. Для двухмегаваттной ВЭУ, работающей с многоступенчатой коробкой передач (мультипликатором), генератор будет иметь диаметр около 1,5 м и вес около 10 т. В установке системы direct drive той же мощности его диаметр составит более 7 м, а вес- около 60 т. Кстати, Россия — одна из немногих стран, где такие гигантские генераторы делать умеют. Правда, они предназначены для ГЭС и условия их эксплуатации сильно отличаются из-за различия динамики колебания энергии. Кроме того, 60-тонный генератор весьма непросто транспортировать, особенно в труднодоступные районы, и очень сложно монтировать на башне — нужна специальная крановая техника, которую перевозить также очень сложно.

Но есть и «золотая середина» — среднеоборотные генераторы, работающие по системе multibrid. В этом варианте между валом ветроколеса и валом генератора ставится одноступенчатый планетарный мультипликатор, который передает на вал генератора вращение со скоростью не 1500, а 150 об/мин, при этом получается единый конструктивный моноблок «мультипликатор-генератор» (ММГ). Причем среднеоборотный генератор имеет уже вполне приемлемые габариты. При той же мощности 2 МВт он будет иметь диаметр 2,5−3 м и вес порядка 30 т. Сделать такой генератор и одноступенчатую передачу к нему в России могут, и даже не на одном предприятии. Конечно, что-то придется покупать — например, оборудование и технологии, связанные с производством лопастей, но эти расходы окажутся явно меньше, чем плата за лицензию на «черенок от лопаты’. Остальное — гондола, ступица, башня — не представляет для нашей промышленности никаких проблем».

Ностальгия по Королеву

В подготовке проекта двухмегаваттного генератора, разработанного специалистами «Нового ветра», участвовали всего около двух десятков человек. Это доказывает, что даже такие масштабные инициативы по плечу правильно подобранной команде специалистов. «В процессе работы над проектом, — говорит Нырковский, — нам не раз говорили: «Вы сами не справитесь, тут нужны целые институты!’ А мы отвечаем: «Нет, нам нужны не институты, нам нужны отдельные специалисты, которые занимаются, скажем, в ЦАГИ аэродинамикой низких скоростей. Или проблемами механики, динамики, прочности материалов в других институтах и КБ’. Для производства ВЭУ у нас есть теоретическая основа, есть конструкция, есть потенциальная производственная база. Чего у нас нет — так это специалистов по строительству и эксплуатации ветропарков. Но мы решим этот вопрос так же просто — пригласим к себе на работу опытных инженеров из западных компаний. Наймем отдельных людей, вместо того чтобы подряжать целые корпорации. И трансфер мозгов вместо трансфера технологий обойдется, поверьте, намного дешевле. Мне вообще кажется, — завершает свой монолог Вениамин Иванович, — что технический прогресс в России не идет не из-за отсутствия денег. Деньги вроде бы где-то ходят, но либо идут не туда, либо тратятся не на то что надо. А все от того, что организацию производственных проектов берут на себя исключительно экономисты, мыслящие на уровне корпоративного управления и биржевых котировок. При этом большие конструкторские проекты с высокой степенью интеграции мы разучились доверять тем, кто понимает суть процессов создания техники и организации ее производства. И где нам взять новых Туполевых и Королевых вместо «менеджеров широкого профиля’?»

/www.popmech.ru/

Твитнуть

Современная ветряная турбина – Энергия ветра III.

Вы его уже видели, наверное, не так давно. Если вы живете в сельской местности, вы можете жить рядом с одним из них. Трехлопастная ветряная турбина с горизонтальной осью, яркий современный символ возобновляемой энергии и наиболее распространенный метод производства энергии ветра.

Современная ветряная турбина с горизонтальной осью (HAWT) предназначена для выработки энергии на коммерческом или коммунальном уровне. Он отличается от других примеров выработки энергии ветра тем, что его роторы вращаются горизонтально (аналогично ветряной мельнице), поэтому он должен быть направлен в направлении ветра. Генераторы HAWT составляют подавляющее большинство ветряных электростанций во всем мире, поскольку они эффективны, надежны и обычно обеспечивают наибольшую отдачу от инвестиций.

Прошлые примеры генераторов с горизонтальной осью включают устройство, построенное Чарльзом Ф. Брашем недалеко от Кливленда в 1887 году, советский прототип, построенный недалеко от Ялты в 1931 году, и ветряную турбину Смита-Патнэма, построенную в Вермонте в 1941 году.

В 1957 году Йоханнес Юул , бывший ученик Поля ла Кура, построил HAWT диаметром 24 метра с 3 лопастями, удивительно похожий на версию, используемую сегодня. Ветродвигатель имел мощность 200 кВт и использовал аварийные аэродинамические тормоза. Однако развитие ветроэнергетики в значительной степени застопорилось до нефтяных потрясений 19-го века.70-е годы. В Дании, стране, которая в то время чрезвычайно зависела от импорта энергии, возникший в результате энергетический кризис побудил ученых и инженеров разработать новые ветряные турбины. Поскольку спрос на эту форму производства энергии рос в течение 1980-х годов, датчане начали строить все более крупные модели, в результате чего современный HAWT часто достигает высоты 65 метров (212 футов) и более. Датчане также были одними из первых, кто исследовал концепцию строительства прибрежных или морских ветряных турбин.

Как видите, морские ветряные турбины могут достигать огромных размеров.

HAWT преобразуют от трети до половины кинетической энергии ветра в электрическую энергию. Такие проблемы, как трение и сопротивление лопастей ротора, потери в редукторе, потери в генераторе и преобразователе, снижают мощность, выдаваемую ветряной турбиной. Несмотря на выработку возобновляемой энергии, HAWT создают множество проблем для окружающей среды. Сложность турбины и большое количество движущихся частей требуют регулярного технического обслуживания. Некоторые считают их неприглядными, кроме того, они вызывают шумовое загрязнение, а также представляют опасность для птиц. Новые разработки в области технологий ветряных турбин призваны ответить на эти вопросы. С момента создания современного HAWT тенденция заключалась в том, чтобы подталкивать эти вертикальные турбины к береговой линии и морю, поскольку там они меньше раздражают глаза, а также питаются более постоянным потоком ветра.

Плавающие ветряные турбины состоят из HAWT, установленного на плавучей платформе, которую можно перемещать по желанию, что позволяет использовать энергию ветра из районов с глубоким морским дном, которые не подходят для строительства. Их можно перемещать для улучшения ветровой мощности, размещения рыболовных судов или судоходных путей или даже транспортировать обратно на побережье для модернизации или выполнения более сложных задач по техническому обслуживанию. Hywind, первая коммерческая плавучая ветряная электростанция, была построена в 2017 году на побережье Шотландии. Его 5 турбин обеспечивают в общей сложности 30 МВт зеленой энергии.

Хайвинд Шотландия. Источник: Masdar

Технология плавучих ветряных турбин не является революционной. Нефтяные вышки использовали аналогичный плавучий принцип для бурения нефти на большой глубине. Кроме того, с тех пор материаловедение и строительные технологии значительно продвинулись вперед.

Однако плавучие турбины создают несколько проблем, самая большая из которых — передача энергии обратно на материк. В тех случаях, когда обычная передача энергии была бы неэкономична, энергия, которую они производят, может использоваться в различных приложениях, таких как приложения энергии к газу, производство газообразного водорода, опреснение воды обратным осмосом, природный газ, сжиженный нефтяной газ, алкилат / бензин и скоро. Их также можно использовать для обеспечения энергией искусственного подъема богатой питательными веществами глубоководной воды океана на поверхность, увеличивая уловы океанического рыболовства.

Сегодня морские и плавучие HAWT стоят в 3-5 раз больше, чем наземные вышки. Это усугубляется более высокой стоимостью обслуживания, вызванной их худшей доступностью по сравнению с береговыми HWAT. С другой стороны, эти недостатки компенсируются более высокой выработкой энергии, поскольку прибрежные ветры имеют тенденцию быть более сильными и стабильными.

В нашей следующей статье о ветроэнергетике мы рассмотрим несколько новых концепций, направленных на революцию в ветроэнергетике, включая ионные ветрогенераторы, бортовые ветряные турбины и воздушные змеи. Чтобы узнать больше об энергии ветра, других типах возобновляемых источников энергии или о том, как FUERGY занимается оптимизацией энергопотребления и микросетями, не стесняйтесь посетить наш веб-сайт, подписаться на нашу рассылку или следить за нами в социальных сетях.

Мы живем в будущем энергии. Ты?

Источники:
energy.gov/eere/wind/how-do-wind-turbines-work
science.howstuffworks.com/environmental/green-science/wind-power2.htm
windpowerengineering.com/business-news- проекты/первые в мире плавучие ветроэлектростанции-достигают-обещающих-результатов
awea.org/wind-101/history-of-wind/2000s
Renewenergyworld. com/ugc/articles/2014/11/history-of- wind-turbines.html

Ветротехнологии нового поколения | Министерство энергетики

Офис технологий ветроэнергетики

Управление технологий ветроэнергетики (WETO) работает с отраслевыми партнерами над повышением производительности и надежности ветровых технологий следующего поколения при одновременном снижении стоимости энергии ветра. Исследовательские усилия офиса помогли увеличить средний коэффициент мощности (показатель производительности электростанции) с 22% для ветряных турбин, установленных до 1998 года, до почти 35% сегодня, по сравнению с 30% в 2000 году. снижен с более чем 55 центов (текущих долларов) за киловатт-час (кВтч) в 1980 до в среднем менее 3 центов за кВтч в Соединенных Штатах сегодня. Чтобы обеспечить будущий рост отрасли, технологии ветроэнергетики должны продолжать развиваться, опираясь на предыдущие успехи для дальнейшего повышения надежности, увеличения коэффициента мощности и снижения затрат.

На этой странице описывается цель исследований WETO в сфере ветроэнергетики и освещаются некоторые из ее недавних проектов.

Технологии ветроэнергетики, доступные для лицензирования лабораториями Министерства энергетики США и участвующими исследовательскими институтами, можно найти на портале инноваций в области энергетики Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства энергетики. Просмотрите все проекты исследований и разработок WETO в области технологий следующего поколения, посетив Карту проектов WETO и выбрав Область программы: Разработка и производство технологий следующего поколения.

Основные моменты исследовательского проекта

Вот некоторые из ключевых моментов исследовательского проекта в рамках программы исследований в области ветровых технологий следующего поколения.

Разработка прототипа

URL видео

Узнайте больше о том, как Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США проверяет причины отказов трансмиссии.

Видео предоставлено Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии.

Современные ветряные турбины становятся все более экономичными и надежными, а их мощность увеличилась до нескольких мегаватт. С 1999 года средняя мощность турбин увеличилась: в 2016 году установлена ​​средняя мощность турбин 2,15 МВт. Исследования WETO помогли облегчить этот переход за счет разработки более длинных и легких лопастей несущего винта, более высоких опор, более надежных трансмиссий и систем управления, оптимизирующих производительность.

В течение последних двух десятилетий офис работал с промышленностью над разработкой ряда прототипов технологий, многие из которых стали коммерчески жизнеспособными продуктами. Одним из примеров является ветряная турбина GE Wind Energy мощностью 1,5 мегаватта (МВт). С начала 19В 90-х годах программа работала с GE и ее предшественниками для тестирования таких компонентов, как лопасти, генераторы и системы управления, на поколениях конструкций турбин, что привело к созданию модели GE мощностью 1,5 МВт, которая составляет примерно половину установленного в стране коммерческого парка ветроэнергетики и является основным конкурентом на мировых рынках.

Разработка компонентов

WETO работала с отраслевыми партнерами над повышением производительности и надежности компонентов системы. Подразделение Wind Blade компании Knight and Carver в Нэшнл-Сити, штат Калифорния, работало с исследователями из Sandia National Laboratories при Министерстве энергетики над разработкой инновационной лопасти ветряной турбины, которая позволила увеличить улавливание энергии на 12 %. Наиболее характерная характеристика Sweep Twist Лопасть Adaptive Rotor (STAR) представляет собой плавно изогнутый наконечник, который, в отличие от подавляющего большинства используемых лопастей, специально разработан для максимального использования всех скоростей ветра, включая более низкие скорости.

Совсем недавно, чтобы поддержать разработку более надежных коробок передач, программа работала с несколькими компаниями над разработкой и тестированием инновационных концепций трансмиссии. Благодаря поддержке Министерства энергетики США в размере 47 миллионов долларов, в Университете Клемсона был открыт крупнейший в стране и один из самых передовых в мире испытательных центров ветровой энергии, чтобы ускорить внедрение энергетических технологий нового поколения, снизить затраты для производителей и повысить глобальную конкурентоспособность. для американских компаний.

URL видео

Инновации в разработке и производстве компонентов ветроэнергетики по-прежнему имеют решающее значение для достижения наших национальных целей в области возобновляемых источников энергии.

Министерство энергетики США

Выделенный проект: Инновации в разработке и производстве компонентов ветроэнергетики по-прежнему имеют решающее значение для достижения наших национальных целей. В результате этой задачи Управление технологий ветроэнергетики Министерства энергетики США и Управление передового производства сотрудничают с государственными и частными организациями для применения аддитивного производства, широко известного как 3D-печать, к производству пресс-форм для лопастей ветряных турбин. Традиционный метод проектирования лезвия требует создания заглушки или полноразмерного изображения конечного лезвия, которое затем используется для изготовления формы. Создание заглушки — один из самых трудоемких и трудоемких процессов в производстве ветряных лопастей, поэтому 3D-печать экономит эти критически важные ресурсы.

Промышленные исследовательские турбины

Национальный центр ветровых технологий Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NWTC) помог создать компоненты, системы и методы моделирования ветряных турбин, которые привели к ускорению развития отрасли. Объект предлагает несколько испытательных площадок, несколько динамометров, производственные ресурсы на месте и возможности проверки конструкции. Исследования, проводимые в NWTC, дополняют инициативу Министерства энергетики США «От атмосферы к электронам» (A2e), которая нацелена на значительное снижение стоимости энергии ветра за счет лучшего понимания сложной физики, управляющей потоком ветра в ветряные электростанции и через них. Инновационные исследования в области ветроэнергетики в СЗТК включают:

• Использование вычислительной гидродинамики для разработки симулятора приложений для ветряных электростанций и других инструментов моделирования и управления, которые помогают операторам ветряных электростанций свести к минимуму влияние эффектов следа турбины путем исследования производительности станции в широком диапазоне атмосферных условий. Исследования показали, что за счет координации управления турбиной для уменьшения эффекта следа общая мощность ветряной электростанции может быть увеличена на 4–5%.
• Использование управляемой системы тестирования интерфейса сети, которая сокращает время и затраты на сертификационные испытания ветряных турбин, а также дает системным инженерам лучшее понимание того, как ветряные турбины, фотоэлектрические инверторы и системы хранения энергии реагируют на нарушения в системе электроснабжения.
• Анализ оффшорной ветровой энергии в Соединенных Штатах, чтобы осветить потребности отрасли, возможности и ожидаемые последствия в этой растущей отрасли возобновляемой энергетики.

URL видео

Замедленная съемка ветряных турбин.

Министерство энергетики США

Международное сотрудничество

В качестве члена Исполнительного комитета по ветроэнергетике Международного энергетического агентства (МЭА) офис поддерживает международные исследования в области ветроэнергетики, участвуя в 12 областях исследований ветроэнергетики. Участие офиса в этих международных исследованиях дает американским исследователям возможность сотрудничать с международными экспертами в области ветроэнергетики, обмениваться последней технической и рыночной информацией и получать ценные отзывы для промышленности США. Для получения дополнительной информации о деятельности МЭА посетите веб-сайт Международного энергетического агентства.

Новости ветровых технологий нового поколения

ПОСМОТРЕТЬ ВСЕ

Министерство энергетики учреждает приз за запуск отрасли по переработке материалов для ветряных турбин

Этот конкурс на сумму 5,1 млн долларов поможет создать круговую экономику ветровой энергии

Узнать больше

WETO выбирает 15 малых предприятий для вывода энергии ветра на новый уровень

WETO объявила о финансировании, в том числе в рамках знакового двухпартийного Закона об инфраструктуре, для 15 малых предприятий, работающих над ускорением исследований и разработок в области ветроэнергетики.

Узнать больше

WETO выбирает два лабораторных проекта для преобразования технологий чистой энергии

Министерство энергетики объявило об инвестициях в размере более 21 миллиона долларов США в 30 проектов чистой энергии.

Узнать больше

WETO расширяет финансирование малого бизнеса для продвижения инновационных ветровых технологий

WETO объявляет о дополнительном финансировании, в том числе в рамках знакового двухпартийного Закона об инфраструктуре, для двух малых предприятий, работающих над ускорением развертывания ветровой энергетики.

Узнать больше

Познакомьтесь с научным сотрудником Национальной лаборатории, разрабатывающим безопасные для дикой природы ветроэнергетические решения

Исследователь Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории рассказывает о своем прошлом работы инженером-программистом и подрядчиком НАСА, о своих текущих усилиях в области экологии ветровой энергии и экологической устойчивости, а также дает советы тем, кто стремится работать в сфере возобновляемых источников энергии.

Узнать больше

Sandia National Laboratories размышляет о достижениях прошлого года

Национальная лаборатория Сандия опубликовала отчет о своих последних достижениях в области ветроэнергетики.

Узнать больше

Объекты

расширяют возможности тестирования оффшорной ветроэнергетики в США

Исследователи из Университета Лихай, Университета Клемсона и Университета штата Орегон разработали гибридные возможности тестирования, чтобы помочь продвинуть следующее поколение оффшорных ветровых систем с использованием физических и виртуальных условий.

Узнать больше

Студенческие конкурсы поддерживают разнообразную рабочую силу в области чистой энергетики

Узнайте, как EERE поддерживает следующее поколение чемпионов в области чистой энергии, выполняя увлекательные технологические задачи, пока они готовятся к карьере в области чистой энергии.

Узнать больше

DOE объявляет о выделении 150 миллионов долларов на исследования научных основ для Energy Earthshots

DOE объявляет о выделении 150 миллионов долларов на исследования сквозных фундаментальных научных исследований для нескольких Energy Earthshots, включая Floating Offshore Wind Shot.

Узнать больше

DOE объявляет победителей первого этапа премии за разработку цепочек поставок плавучих морских ветряных электростанций

DOE объявляет победителей первого этапа конкурса Floating Offshore Wind ReadINess Prize (FLOWIN), первого в своем роде конкурса, посвященного плавучим морским ветряным электростанциям Проблема крупнейших цепочек поставок в энергетической отрасли

Узнать больше

Публикации по ветровым технологиям следующего поколения

Информационный бюллетень американского эксперимента WAKE (AWAKEN)

AWAKEN является частью более масштабной работы Министерства энергетики США по пониманию и повышению эффективности ветряных электростанций.

Узнать больше

В новом отчете обсуждаются возможности и проблемы воздушной ветровой энергии

В этом отчете оценивается потенциал и техническая жизнеспособность воздушной ветровой энергии (AWE) в США.