“新型”风力涡轮机欲颠覆传统风电系统

　　业内普遍认为，我们已经逐渐接近风力涡轮机效率的理论极限，因此风电已成为一项成熟的技术，然而，仍有人提出大胆的假设。据美国《每日科学》7月20日报道，美国加州理工学院的技术人员以过去30年的风电产业研究为基础，做出了大胆假设，这个假设理论不仅能够提高风电能效，还可以节省开支，即把风力涡轮机并拢，拉近它们的距离。

　　“目前为止，风力涡轮机技术的发展被局限了，其实风电场看似实用，但实际上它的能效是比较低的。”加州理工学院仿生工程研究中心主任、工程与应用科学教授约翰·达比利解释称，“从传统观点来看， 螺旋桨式风力发电机组必须间隔一段距离，以避免互相干扰。事实上，从空气动力学的角度来看，部分风能被忽略和浪费了。因此，为了弥补‘缺陷’，风机制造商们开始建立更大、更高的风力涡轮机来‘捕捉’更多的风。”

　　然而，更高更大并不代表着更好。高度和尺寸的增加会导致一些问题，包括成本的增加、设计难度的加大，以及修建工程的挑战等。另外，还要考虑视觉、声响和雷达信号的问题。

　　达比利透露，他目前已经把精力全部集中在了研究如何把风力涡轮机靠得更近、提高能效的模型设计上，单个风力涡轮机的效率问题已经靠后排了。

　　达比利表示：“有不少专家认为，目前风机的高度是捕捉风能的最佳位置，相比距离地面30英尺左右的高空，目前风机高度对于捕捉风能而言的确有明显优势。但如果与地面不远处的低空相比，实则存在很大差距。因此，如果发展近地风机，我想能效将更突出。让我们大胆地接受这个挑战吧。”

　　在达比利带领下，加州理工学院设计的假设模型是：利用垂直轴风力涡轮机（VAWTs），把它们紧密地放置在一起，以此产生的电力，比水平轴螺旋桨式涡轮机的要大。达比利认为，垂直轴风力涡轮机有很多好处，比如湍流风时还能有效运作，而且还可以减少运行和维护的费用，降低对环境的影响。

　　事实上，当今风电产业对于垂直轴风力涡轮机的应用率是非常低，这其中有两个主要原因，其一，单独使用该涡轮机效率非常低；其二，上一代的垂直轴风力涡轮机由于结构性故障致使疲劳作业，因而蒙受了较大的损失。

　　“对于效率问题，我们的设计方案不依赖单个的涡轮机效率，而是关注涡轮机的间距。”达比利称，“至于结构故障问题，随着材料的不断进步，空气动力载荷技术的不断更新，新设计利用更好的装备，有能力承受更大的作业压力。”

　　其实，从去年夏天开始，达比利的技术团队就开始了这一模型的实验，当时研究人员收集了现场数据，并研究出了正确的实验轨道，然而这并不是功成身退的时候，接下来就要扩大实际示范范围，改进一些技术方案，用于实地试验。

　　最终，通过实验，这一模型实现了降低风电成本的目标。达比利表示：“我希望我们的实验结果可以为当下风电产业的发展提供很好的依据。”