211service.com
De zoektocht naar het monster windturbineblad
Blade Dynamics, een zes jaar oud bedrijf dat gedeeltelijk eigendom is van American Superconductor, een ontwerper van windturbines en leverancier van elektronica voor windmolenparken, zegt technologie te hebben ontwikkeld die 's werelds grootste windturbinebladen mogelijk zal maken. Het heeft de technologie gedemonstreerd door bladen van 49 meter te produceren, en nu heeft het Energy Technologies Institute, een partnerschap tussen de Britse overheid en grote bedrijven zoals BP, Shell en Caterpillar, het bedrijf bijna $ 25 miljoen gegeven om bladen van 100 meter te bouwen. Ze zouden 250 meter hoge windturbines mogelijk kunnen maken die zouden uittorenen boven het Washington Monument, dat slechts 169 meter hoog is. De grootste wieken van de windturbine zijn nu 75 meter lang (zie A Mighty Wind Turbine).
Groot mes: De vormen voor de 80 meter lange turbinebladen die Vestas aan het ontwikkelen is, strekken zich uit tot in de verte.
De inspanning is niet zomaar een recordbrekend spektakel. Het vinden van betaalbare manieren om de enorme wieken van de windturbine te maken is een van de grootste uitdagingen om offshore wind concurrerend te maken met fossiele brandstoffen, en toonaangevende windenergiebedrijven, waaronder GE en Vestas, ontwikkelen technologie om het probleem op te lossen.
Enkele van de beste winden voor het opwekken van stroom worden offshore gevonden, waar de wind stabieler, sneller en minder turbulent kan zijn dan op het land. Windturbines maken slechts ongeveer een derde uit van de kosten van offshore windparken - installatiekosten zijn de grootste kostenpost, omdat er enorme, gespecialiseerde schepen bij betrokken zijn en ze onderhevig zijn aan vertragingen door slecht weer. Het gebruik van grotere windturbines vermindert het aantal benodigde windturbines, waardoor de installatie- en onderhoudskosten afnemen (zie Grotere, betere windturbines bouwen en Het grote Duitse energie-experiment).
Een probleem bij het bouwen van zeer grote windturbines is dat de kosten voor het maken van de wieken omhoogschieten. Naarmate windturbines groter worden, neemt de belasting van de wieken, en dus hun gewicht, exponentieel toe. De conventionele manier om bladen te maken, omvat vormen die net zo lang zijn als de bladen zelf. De formulieren en andere apparatuur die nodig is om ze te maken, worden zo groot en gespecialiseerd dat er weinig leveranciers zijn, wat de prijzen voor productieapparatuur verhoogt. Ervoor zorgen dat de messen nauwkeurig worden gevormd, wordt ook steeds moeilijker naarmate de messen langer worden.
Sommige grote fabrikanten van windturbines houden vast aan de grote vormen, maar gebruiken met koolstof versterkte glasvezelbladen en nieuwe bladontwerpen om een deel van de stijging van de productiekosten te compenseren. Ze rekenen ook op besparingen op installatie- en andere kosten om de businesscase voor grotere windturbines te maken. Zo gebruikt Siemens grote vormen voor zijn wieken van 75 meter, net als Vestas, dat 80 meter wieken ontwikkelt voor een windturbine die volgend jaar beschikbaar komt.
Terwijl fabrikanten zoals Vestas koolstofversterkte bladen gebruiken, maakt Blade Dynamics bladen volledig uit koolstofvezel. Het bedrijf heeft eigen manieren ontwikkeld om secties van koolstofvezel van 12 tot 20 meter te maken en deze vervolgens naadloos aan elkaar te verbinden, waardoor grote vormen overbodig zijn. Bij sommige eerdere pogingen om modulaire bladen te maken, werden bladsecties aan elkaar vastgeschroefd, maar dit veroorzaakte spanningspunten in de bladen waardoor ze te zwak werden.
Koolstofvezel is duurder dan glasvezel, dus voor een bepaalde lengte zullen de bladen duurder zijn. Maar David Cripps, senior technisch manager bij Blade Dynamics, zegt dat het gebruik van koolstofvezel de algehele rendabiliteit van windturbines op verschillende manieren kan verbeteren. Door het blad in kleinere secties te maken, is het mogelijk om preciezere aerodynamische structuren te maken, waardoor de prestaties verbeteren, zegt hij. Omdat de bladen veel minder wegen dan die van glasvezel, is het ook mogelijk om langere bladen op bestaande windturbineontwerpen te plaatsen. Het blad van 49 meter van het bedrijf weegt bijvoorbeeld niet meer dan een conventioneel blad van 45 meter dat wordt gespecificeerd door het oorspronkelijke ontwerp van een windturbine. Langere wieken vangen meer wind op, waardoor de turbines meer vermogen kunnen genereren bij lagere windsnelheden, waardoor de inkomsten toenemen.
De lichtere wieken maken het ook mogelijk om nieuwe windturbines te ontwerpen met lichtere en goedkopere componenten, zoals de aandrijfas, toren en fundering. In plaats van een rotor van 24 ton heeft u misschien een rotor van 15 ton. Dat is een aanzienlijk gewicht om te besparen op het einde van een lange vrijdragende toren, zegt Cripps.
De ontwikkelingsinspanning maakt deel uit van de strategie van American Superconductor om windturbines van 10 megawatt op de markt te brengen (offshore-windparken gebruiken doorgaans turbines van 3,6 megawatt of, zeldzamer, zes megawatt). Het vermindert het gewicht van de windturbinegenerator met behulp van supergeleidermaterialen en ontwikkelt turbines van 10 megawatt die naar verluidt ongeveer net zoveel zullen wegen als vijf megawatt, om de installatiekosten laag te houden.