海上漂浮风电站示意图
在海上,为了让漂浮风电机能稳定运作,我们不得不加强基座结构。现有的2兆瓦风机叶片直径可达80m,相对应的基座重量可达1200吨,这大大增加了建设成本,降低了漂浮风电站的投入产出比。此外,现有的使用传统支撑结构的风电机,通常高度不超过120米,这个位置上的风速无法与高空相比,投入的建造成本则已是天价。
海上漂浮风电机示意图
事实上,风轮机上对于发电产生最大效用的是高速旋转的叶片末端(如下图所示绿色部分),而生产成本则更多的投入到了支撑结构上(下图红色部分)。
如果说抛弃支撑系统,只要旋转叶片末端,那就跟不建设高楼而要求巴比伦空中花园一样不切实际。
然而,两名大胆的法国工程师跳出了这个局限的方框,发明出了一种可减少80%的支撑结构材料,却有更高发电效能的风电轮机。
这种风轮机结构轻便,用一个标准集装箱即可打包运输定点安装。轮叶片之间以三角型支架相连,当海风吹过时即自动开启,如同风筝一般缓缓上升,支架扩张以增加轮叶旋转直径。
原型机示意图
与传统结构相比,这一技术的风轮机可到达风速更大更稳定的300米高空,叶片直径与传统风电机相当的情况下,增强发电效能。
(1)风轮叶片
(2)连接结构
(3)风轮基座
随着海风强度改变,风轮机连接改变张驰力度和方向,从而实现开启、关闭和高度调整。
传统风轮机的转子(1)受到海风的牵引力,与基座(3)不在同一直线上,使得桅杆(2)形成了杠杆,并影响到基座(3)的稳定性。而本技术的风轮机让牵引力与基座在同一直线上(4),因此不影响基座的稳定性。
技术优势:
——建设材料减少约80%
——成本减少约40%
——每平方公里场发电量增加约15%
——节省运输以及安装使用人力和成本
技术现状:
已成功制作7座缩小型的原型机,并且在风洞中进行实验,以模拟实际海风环境中的运作情况,并测试发电运转。本技术已申请专利。本技术现正寻求天使轮投资。
技术展望:
计划于2017年生产比例为1:3的原型机,并于2020年作为工业方案在迪拜世界博览会展出。