探索研究巨型風力發電機葉片

　　Blade Dynamics公司成立已有6年，它的所有人之一便是致力于風力發電機設計，為風電場供應電子設備的美國超導公司(American Superconductor)。Blade Dynamics最近表示已經開發出了一種技術，可以制造出全球最大的風機葉片。這種技術已經成功生產出了49米長的葉片。現在，能源技術研究所(Energy Technologies Institute)已經資助Blade Dynamics公司近2500萬美元，用于開發100米長的葉片。能源技術研究所是英國政府以及一些工業巨頭，例如英國石油公司(BP)，殼牌(Shell)以及卡特彼勒公司(Caterpillar)的合作伙伴。他們還能制造250米高的風機，這個高度將會超過169米的華盛頓紀念碑。目前最大的風機葉片只有75米長。 這些工作并不僅僅是為了攀比記錄，吸引眼球。找到一種廉價的辦法來生產巨形葉片是讓海上風機能夠匹敵化石燃料的最大挑戰之一。風電巨頭，例如通用公司(GE)和維斯塔斯(Vestas)都試圖找到解決這個問題的辦法。
　　海風是一種最佳的風力資源，因為其風力相比陸地更穩定，更快，擾動更少。風力發電機僅僅占建設海上風電場大約三分之一的成本，安裝成本則是主要開支，因為安裝需要專門的巨型船只，并且安裝時機也會因為惡劣的天氣條件而拖延。使用巨型風力發電機可以減少風機數量，降低安裝和維護成本。
　　制造巨型風機的一個問題是葉片的巨額成本。當風力發電機越來越大，葉片承受的風載以及承受風載時的葉片重量成指數增長。傳統的葉片生產辦法包括葉片成型，也需要和葉片一樣長。成型設備和其他制造成型的設備變得異常巨大，而且又是特殊定制的，所以只有極少數的供應商能夠供貨，這樣就提高了生產設備的成本。同時，當葉片變得越來越大時，保證葉片準確成型也越來越困難。
　　一些主要的風電生產商則堅持走增大葉片成型的路子，不過他們采用了碳加強型的玻璃纖維和創新的葉片設計，這將抵消一部分增加的生產成本。同時，他們也希望能通過減少安裝和其他成本來降低總造價。例如，西門子(Siemens)正在使用大型成型技術生產75米長的葉片，維斯塔斯也在為風機研發80米長的葉片，明年將會上市。
　　與維斯塔斯使用碳加強型玻璃纖維葉片不同，Blade Dynamics公司生產的是完全不使用玻璃纖維的葉片。Blade Dynamics公司已經開發出一些專利技術，可以制造出12到20米的碳纖維葉片片段，之后把這些葉片無縫粘連起來，這樣就不需要大型成型設備了。早先的一些對于葉片模塊化的嘗試使用螺栓將葉片一段段連接起來，但是這么做會在連接處產生壓力點，這個問題使葉片很容易被損壞。
碳纖維要比玻璃纖維昂貴，所以對一定長度的葉片來說，碳纖維的價格更高。但是Blade Dynamics公司的高級技術經理大衛.克里普斯(David Cripps)稱，使用碳纖維可以從幾個方面降低風力發電機的總成本。他說，通過分段生產葉片的方法，可以制造出更精確的空氣動力學結構，從而提高風機性能。此外，碳纖維比玻璃纖維要輕很多，這樣就可能在現有的風機設計上應用更長的葉片。例如，公司研制的49米葉片的重量比傳統標配的45米葉片還輕。更長的葉片能從風中捕獲更多的能量，從而在低風速時發出更多電能，增加利潤。