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科技新知

全新浮動式「海上垂直」對轉風力發電機效率可達水平固定式一倍以上

  • 發佈日期:2022/10/3
  • 資料來源:T客邦
  • 點閱次數:647次
2022年10月03日 10:00 

全新浮動式「海上垂直」對轉風力發電機效率可達水平固定式一倍以上

針對海上風力發電機組的設計,來自挪威的 World Wide Wind 科技公司,似乎有著相當獨特的見解。隨著入海越深,基於傳統水平軸設計的風力渦輪機(HAWT),其劣勢正在愈加顯現。但是該公司的浮動式「對轉垂直渦輪機」(conventional horizontal-axis wind turbines)方案,卻有望通過反向旋轉的兩組葉片,將輸出功率提升一倍以上。

(圖片來源:World Wide Wind Tech AS)

據悉,傳統 HAWT 風力渦輪機需要用到諸多重型部件 —— 包括傳動系統、變速箱、發電機、以及巨大的葉片 —— 且需要將它們固定在一根長桿的頂部。

正因如此,想要將傳統風力發電機安裝到海上浮動平台上,其挑戰要艱巨得多。有鑑於此,一些工程師和電信商開始放眼所謂的垂直(VAWT)風力渦輪機方案。

如圖所示,VAWT 能夠將各組葉片向上伸出,並將其餘重頭部分設定在底部,因而裝置傾向於自然直立狀態。

而在接受來自各個方向的風能的時候,它又無需轉身迎風,因而能夠減少 HAWT 方案上的繁重齒輪部件。

全新浮動式「海上垂直」對轉風力發電機效率可達水平固定式一倍以上

在同等微風下,通常 VAWT 方案的效率,要較三葉式 HAWT 風力渦輪機要低得多。

但另一方面,我們也可將它放置在更近的地方、而不至於降低性能 —— 意味著 VAWT 可在同一片海洋上發出更多的電量。

而 World Wide Wind 提出的這套概念新穎的浮動式 VAWT 方案,就是專為在海面上的大規模可擴展性而設計的是。

有趣的是,其中安裝在中央葉片上的頂部渦輪機可以向一個方向旋轉。而靠近塔底的另一台渦輪機,又可朝著不同的方向運動。

全新浮動式「海上垂直」對轉風力發電機效率可達水平固定式一倍以上

從某種意義上來說,World Wide Wind 是將兩台 VAWT 風力渦輪機「合而為一」了 —— 其中一個渦輪機固定在“轉子”上、另一個則安裝在「定子」上。

與靜態定子相比,對轉垂直渦輪機(CRVT)的旋轉速度相對增加了一倍、發電量也更為顯著。

同時這項設計將更重的、以及需要經常維護的部件放置在了主體結構的底部(浮筒下方),靠近繫繩和電纜連接處。

但是對於普通人來說,可能並不十分適應它的「非完全直立式」設計,因為巨大的風力發電塔會隨風傾斜。

全新浮動式「海上垂直」對轉風力發電機效率可達水平固定式一倍以上

對此,World Wide Wind 解釋稱,葉片被設計掃過錐形區域、有助於減少每個浮動塔下部的湍流尾流,從而使得操作人員可將更多此類裝置部署到指定地點。

而且得益於傾斜能力,該公司的 VAWT 風力渦輪機也能夠更好地抵禦突然且猛烈的陣風、以及破壞性的振動。

發電效率方面,明陽智慧能源在業內領先的、高度 262 米(794 英呎)的 HAWT 競品已可達到 16 兆瓦。

然而 World Wide Wind 宣稱其 VAWT 方案能夠更加輕鬆地擴展 —— 高度可達到更驚人的 400 米(1312 英呎),且單機標稱高達 40 兆瓦。

全新浮動式「海上垂直」對轉風力發電機效率可達水平固定式一倍以上

World Wide Wind 公司代表在接受 Recharge 採訪時稱,其預估平準化能源成本(LCoE)低於每兆瓦 50 美元 —— 不到美國能源部設定的 2027 海上風電項目預期的一半。

目前該公司正在努力通過快速原型設計來加速 CRVT 對轉垂直風力渦輪機的開發,以期在 2026 年建成並運行 3 兆瓦的機型。如果一切順利,其有望於 2029 年建成 40 兆瓦的更大機型。
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