英国科学家借助宇航技术提高风力涡轮机效率

2010-6-25 09:43 来源: 科学时报
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英国科学家借助宇航技术提高风力涡轮机效率

  风力涡轮机叶片是高性能机器研发中最主要的因素,而高性能机器则是为了最大限度地利用风能这一可持续能源。

  英格兰诺丁汉大学日前与相关风能公司发起了一项名为“空气力量”的为期3年的研究项目,旨在用合适的空气动力系数和结构特征发展叶片制造方法,提高效率,减少浪费。

  目前,叶片制造是风力涡轮机生产中的瓶颈。缓慢的生产方法意味着叶片的制造速度无法满足快速增长的风能行业的需求。现有的流程也是劳动密集型的,这可能导致人为的错误和相当程度的浪费。

  为了解决这些问题,诺丁汉大学工程系的高分子复合材料小组正在探索怎样借用经过调整的宇航技术,进而改善风力涡轮机叶片的制造方法。

  研究小组发现,通过使用自动铺带技术将复合材料用于叶片制造便可以将每个叶片的成本降低8%。这相当于一个风力涡轮机厂每年可以节省230万英镑。此外,使用高刚度纤维可以帮助工程师优化大规模叶片的性能特征,并扩大可用风速的范围。

  在该项目中,研究人员正在仔细研究光纤传感器可以怎样用于监测生产过程中叶片残余应变的水平。

  领导该项目的Peter Schubel博士说:“在我们大学与风能行业的联系方面,这个项目是独一无二的。这个项目将不仅改善制造流程,而且将使我们可以监测这些材料在生产过程怎样发生变化。”

  Schubel表示:“整合开创性的结构监测解决方案以估算层压材料固化过程中的微机械应变,可以帮助我们发展更高效的加工条件。”由此带来的好处还可能扩展到使用相似系统来提供叶片服役期内的结构健康监测。

  “空气力量”项目正在开发涡轮机叶片中高为7米的部件,这将被用来展示先进的自动铺带和光纤技术。研究人员今年还计划在诺丁汉大学Sutton Bonington农业区建造一个高15米的测试涡轮机。这个测试涡轮机将用于测试在新叶片形状、涡轮机设计和电子方面的研究。