В США планируют изобрести сгибающуюся лопасть для обеспечения работы 50 МВт ветряной турбины

Команда исследователей в США начала переосмысление дизайна лопастей ветряных турбин для создания лопасти, которая будет в два раза длиннее, чем существующие на данный момент.

Это позволит вырабатывать 50Мвт электричества от одной турбины, что в семь раз больше, чем сегодня вырабатывают самые мощные турбины.

Лопасть, разрабатываемая Сандийскими национальными лабораториями и рядом университетов, будет иметь 200 метров в длину — чуть меньше длины двух полей для американского футбола. Она будет способна сворачиваться как пальма, чтобы защитить себя от урагана.

При помощи использования сверхлегкого материала и полых лопастей ученые надеются революционизировать дизайн турбинных лопастей. Самая большая существующая лопасть имеет в длину около 80 метров (например, та, что изображена выше. Для того, чтобы провезти ее через поворот дороги нужны два транспортных средства). Они установлены на турбинах с выработкой 7 МВт электричества. Большинство современных ветряных турбин в США вырабатывают энергию в диапазоне 1-2 МВт и имеют лопасти длиной около 50 метров.
Финансирование исследований осуществляется Департаментом Энергетики США с тех пор, как разработчики начали совершенствовать ветряные электростанции, расположенные в открытом море.

«У США есть большой потенциал в производстве энергии из берегового ветра, но морские станции слишком дорогостоящи, так что нам нужны большие турбины по доступной цене» — заявил Тодд Гриффит (Todd Griffith), дизайнер лопастей в Сандийских лабораториях, в статье, описывающей проект.

Наряду с Сандийскими лабораториями в исследованиях участвуют Университет Вирджинии, ученые из университетов Иллинойса и Колорадо, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. Среди корпоративных консультационных партнеров такие компании, как General Electric, Siemens, Vestas и Dominion Resources.

Защита лопасти в шторм

Разработчики называют свою концепцию гигантской сворачивающейся лопасти «Сегментированный сверхлегкий трансформирующийся ротор (ССТР)». Отмечается, что при создании технологии за основу было взято поведение пальм при тропических штормах.

Большинство современных турбин направлены лицевой стороной к ветру, но ССТР будет направлена в другую сторону. При опасной скорости ветра лопасти согнутся вовнутрь, чтобы уменьшить ветровую нагрузку и сократить риск повреждения. Они распрямляются обратно, когда ветер утихает.

Производство легких и гибких лопастей позволяет преодолеть некоторые барьеры в их возможных размерах.
«Обычные противоветровые лопасти, способные вырабатывать 10-15 МВт, слишком дороги и сложны в изготовлении, перемещении и установке» — говорит Тодд Гриффит. «Они должны быть жесткими, чтобы избежать быстрого износа и исключить риск повреждения при сильных порывах ветра».

Также такие лопасти очень тяжелые, и их масса, которая непосредственно связана с ценой, становится еще более проблематичной из-за гравитационных нагрузок и других воздействий

Исследования показали, что выравнивание нагрузки может значительно снизить пиковую нагрузку и давление на лопасти ротора.

Гриффит также добавил, что при помощи сегментирования стоимость производства и сложность транспортировки значительно уменьшаются.

В прошлом году правительство США подтвердило свою цель в развитии ветровой энергетики. Она заключается в том, чтобы обеспечить ветряными электростанциями 20% энергии в стране к 2030 году.

«Гигантские турбины могут оказать значительную помощь в достижении этой цели» — заявил представитель Скандийских национальных лабораторий, которые находятся под управлением дочерней компании Lockheed Martin и проводят исследования и разработки для Министерства энергетики США.