據(jù)美國CW雜志報道，受美國能源部先進(jìn)研究項目辦公室資助，由美國桑迪亞國家實驗室參與的“超大超輕分段式風(fēng)電葉片（SUMR）”研究項目正在進(jìn)行中。該項目旨在研發(fā)長度超過2個橄欖球場（約220米）的50MW風(fēng)電葉片，其長度越是現(xiàn)有最長葉片的2.5倍有余。
該項目團(tuán)隊由弗吉尼亞大學(xué)主導(dǎo)，還包括了伊利諾伊大學(xué)、科羅拉多大學(xué)（含緬因分校）等，顧問單位包括西門子、維斯塔斯等。
此前，桑迪亞國家實驗室曾成功研發(fā)出100米長13MW風(fēng)電葉片，并成為此次SUMR項目開展的基石。盡管50MW水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的尺寸前所未有，但研究顯示通過有效的載荷調(diào)控可以最大程度減少葉片承受的峰值壓力和疲勞程度，成本由此降低，為配套生產(chǎn)50MW的葉片提供了可行性。
美國目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)大都是1MW-2MW型的，葉片長度不超過50米。最大的一臺也僅有8MW的功率，葉片長度80米。
“美國海上風(fēng)電發(fā)展?jié)摿薮?，但是海上風(fēng)機(jī)安裝成本昂貴，是重要的掣肘。”項目首席技術(shù)負(fù)責(zé)人Todd Griffith表示。另外，生產(chǎn)出功率50MW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)對設(shè)計人員也是不小的挑戰(zhàn)，這個功率是現(xiàn)有最大功率的六倍。
“就傳統(tǒng)的迎風(fēng)葉片來說，一旦功率超過10-15MW，其生產(chǎn)、運輸，安裝和維護(hù)費用就變得非常昂貴。它必須保持足夠高的剛度，避免產(chǎn)生疲勞，消除強(qiáng)風(fēng)條件下塔筒破裂的風(fēng)險。但因為剛度高意味著體積沉重、巨大，直接影響成本，對于超大尺寸的風(fēng)機(jī)來說比重力載荷帶來的影響更為巨大。”Griffith表示說。
他表示根據(jù)的新的設(shè)計，葉片是分段生產(chǎn)和運輸?shù)?，極大降低了運輸安裝的難度和成本。并且，與傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)不同的是，超大尺寸的風(fēng)機(jī)還可以適應(yīng)并于逆風(fēng)葉片匹配使用。
SUMR項目下，風(fēng)機(jī)的載荷調(diào)控方式模仿了棕櫚樹的經(jīng)驗。分段式葉片可以順風(fēng)勢發(fā)生彎折，卸去部分應(yīng)力，減小了葉片承受的壓力。這使得在保持同樣剛度的前提下，葉片的質(zhì)量得以減輕。另外，分段式葉片的設(shè)計優(yōu)勢在面臨極端暴風(fēng)天氣時表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，甚至可以根據(jù)不同風(fēng)速做出相應(yīng)的調(diào)整。
“在極高的風(fēng)速下，分段式葉片會根據(jù)風(fēng)向調(diào)控載荷，降低了損毀的風(fēng)險；而在的風(fēng)速下，葉片得以充分伸展，實現(xiàn)能量的最大輸出?！盙riffith表示說。
