211service.com
Wind Power's Next Hope: Blades zo lang als twee voetbalvelden
Geïnspireerd door de manier waarop palmbomen bij harde wind bewegen, ontwikkelt een groep onderzoekers van de Universiteit van Virginia en het Sandia National Laboratory een extreem lang windturbineblad dat het mogelijk zou kunnen maken om turbines van 50 megawatt te bouwen - ver boven de kracht van de huidige , die de neiging hebben om slechts twee megawatt te produceren. De bladen, ontworpen in het kader van een programma dat wordt gefinancierd door het ARPA-E-programma van het Amerikaanse ministerie van Energie, zouden 200 meter lang zijn, 2,5 keer de lengte van de langste bladen die tegenwoordig in de handel verkrijgbaar zijn.
In de afgelopen jaren is de windenergie-industrie geëvolueerd naar steeds langere bladen, aangedreven door eenvoudige schaalvoordelen: hoe groter de diameter van de rotor (het cirkelvormige gebied dat door de turbinebladen wordt geveegd), hoe meer vermogen een enkele windtoren kan produceren. Als de wieken gemaakt kunnen worden en de toren goedkoop gebouwd kan worden, dalen de elektriciteitskosten naarmate de wieken langer worden.
Zelfs op de wijd open Great Plains is het transport van enorme turbinebladen over de weg een hachelijke onderneming.
De Sandia superblades zijn gebaseerd op concepten ontwikkeld door Eric Loth, een professor in mechanische en ruimtevaarttechniek aan de Universiteit van Virginia . Ze zouden een reeks gewrichten over hun lengte hebben die hen in staat zouden stellen om te vouwen als reactie op de kracht van de wind. Gelegen benedenwinds van de toren (in tegenstelling tot conventionele bladen, die bovenwinds zijn), zouden de bladen als de klauwen van een roofvogel klinken in extreme windomstandigheden om de krachten op de turbine te verminderen. In optimale omstandigheden zouden ze zich uitstrekken tot hun volledige lengte. Ze zijn bijzonder geschikt voor offshore-installaties in orkaangevoelige gebieden, en ze zouden het mogelijk maken om economisch stroom te produceren in regio's met weinig wind.
De veranderende rotor grijpt als de klauw van een roofvogel in reactie op veranderende windomstandigheden.
Wat we voorstellen te doen, gaat veel verder dan de huidige ontwerpen en heeft een zeer hoog risico, zegt Todd Griffith, de technische leiding voor Sandia's Programma voor offshore windenergie .
De langste bladen die momenteel beschikbaar zijn, zijn 80 meter en zijn in één segment gebouwd. Bladlengtes worden voorlopig beperkt door logistieke en transportuitdagingen: het is moeilijk om vrachtwagens te gebruiken om iets van tientallen meters lang en enkele meters in diameter te verplaatsen. Vestas uit Denemarken is onlangs begonnen met verzenden Bladen van 62 meter in de VS De eerste klant is Duke Energy, dat later dit jaar in Oklahoma zal beginnen met de bouw van een nieuw windpark met de grote wieken. De bladen zullen naar havens langs de Golfkust van Texas worden verscheept, per spoor naar Oklahoma worden vervoerd en naar de locatie worden vervoerd. Zo'n installatie zou niet kunnen gebeuren in meer overbelaste delen van het land.
Gesegmenteerde bladen, die gemakkelijker transport en montage ter plaatse mogelijk maken, zijn niet nieuw; Europese fabrikanten, waaronder: Gamesa en Enercon bieden ze nu aan, maar ze zijn nog niet op grote schaal ingezet. Windparkbouwers zijn op hun hoede voor het toevoegen van potentiële structurele zwakheden aan lange, stijve bladen die aan hoge spanningen worden blootgesteld, zegt Bruce Peacock, vice-president voor engineering en constructie in Duke's duurzame-energiedivisie: Kleine structurele gebreken kunnen leiden tot catastrofale storingen.
Todd Griffith, van Sandia National Laboratory, heeft een schaalmodel vast van de turbinebladen die hij en zijn collega's aan het ontwikkelen zijn.
Zelfs als de wieken ter plaatse komen, vormt het oprichten van windtorens van meer dan 120 meter hoogte een eigen uitdaging, omdat kranen niet hoog genoeg zijn. Fabrikanten zoals: Terex en Manitowoc ontwikkelen gespecialiseerde kranen voor zeer hoge windtorens, maar het is niet duidelijk of ze ooit hoog genoeg zullen zijn om een toren op te zetten met een rotor van 400 meter. Er ontstaan nieuwe oplossingen. Keystone Tower-systemen , een startup gevestigd in het noorden van Colorado, heeft een mobiele fabriek ontwikkeld voor het ter plaatse vormen van staalplaten tot een omwikkeld spiraalvormig ontwerp, waardoor het probleem van het vervoer van grote torens per vrachtwagen wordt geëlimineerd. Ook liggen er ontwerpen op de tekentafel voor zgn klimkranen die in wezen de toren opspinnen terwijl deze stijgt.
Het vooruitzicht van nieuwe technologieën en exotische bladmaterialen die lichter en sterker zijn, betekent dat het onwaarschijnlijk is dat de drang naar supersize windturbines zal afnemen. Gigantische offshore-boerderijen zoals de Londen Array zullen in de toekomst waarschijnlijk vaker voorkomen, en de bladgrootte en torenhoogte hebben op zee niet dezelfde beperkingen als op het land. Het zal een decennium of langer duren voordat het Sandia-ontwerp zijn weg naar de markt heeft gevonden, als dat ooit het geval is, maar zelfs meer futuristische concepten voor uitschuifbare bladen die onder gunstige omstandigheden naar buiten kunnen worden geschoven, zijn in de maak.