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新的施工方法可以提高海上风力发电机的效率

剑桥大学的一名工程师敦促风力发电行业研究海上风力涡轮机的设计,以提高其效率并减少在海上生产和安装大型塔架所需的能源。

剑桥大学制造研究所的吉姆·普拉茨(Jim Platts)认为,如果使用拉力塔而不是目前使用的重型独立式塔来安装风力涡轮机,则风力发电行业可以实现更高的投资回收率。

“风力涡轮机行业的发展以及与建造重型支撑塔架和基础的土木工程师的合作方式,一旦安装了涡轮机,在海上就看不到它们,这意味着我们已经忽略了在我们实现可再生能源生产目标的过程中,几乎令人尴尬地显而易见。”

“我们迫切需要减少海上风力涡轮机中嵌入的大量能源,这使得它们在能源回收方面效率低下,在财务方面成本很高。如果我们投资更多创新方法来制造和安装支撑塔架和地基的基础设施,我们可以轻松实现这一目标。”

风力涡轮机的效率由一个关键p决定:它的收获率。

与制造塔所需的能量相比,该比率是其提供的能量的度量。

风力涡轮机包含三个主要元素:利用风能的叶片;产生电能的变速箱和发电机机构;支撑这些活动部件的塔;以及将塔固定到位的基础。该塔通常由钢制成,基础由钢和混凝土制成。

陆上使用的涡轮机将产生的能源总投资的三分之二用于生产嵌入在运动部件中的塔架,最后三分之一则投入到塔架结构中。陆上涡轮机通常可达到40:1的收获比例。

但是,当您将涡轮机安装在海上时,由于需要更重的塔架和庞大的地基,收割率会降至15:1。普拉茨说:“当您看着海上风力涡轮机时,会看到一系列细长的结构,而看不到的是它们所插入的表面下方的重得多的支撑结构。” 普拉茨补充道。“这引出了一个问题:我们可以利用其他材料做得更好吗?答案是肯定的,我们可以像使用叶片一样将复合材料用于塔架。与钢相比,它们更轻,更坚固,无腐蚀且更具弹性。”

大学制造研究所进行的一项初步研究表明,拉力塔可以提供传统重型塔所不具备的显着优势。使用通过螺丝锚固定在海床上的钢缆可以使塔明显更薄,地基重量也更少。

研究发现,随着钢材和混凝土的减少,收割率将提高到25:1。

“拉索式塔架的使用只是行业迈出的第一步。第二步将是使用复合材料制造塔,这种复合材料的能耗要比依赖于冶炼和混凝土的钢铁要少,钢铁也依赖于水泥生产中的化学还原过程。复合材料也比钢具有更长的寿命,因为它们能更好地承受疲劳。使用这些新材料可以使收割率进一步提高到32:1,并将涡轮机的使用寿命从目前的20年延长到60年。”

“芬兰风力涡轮机制造商Mervento展示了为波罗的海设计的拉动式涡轮机的使用方法。其他生产商(例如为北海地区生产涡轮机的生产商)需要注意并投资于设计研究,采用类似的方法使行业更加节能和可持续。”

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