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风电不断变化的面貌-新型涡轮机设计

时间：2022-04-01 16:16:49 来源：

不久以前，看到一台风力涡轮机在远处旋转对于大多数人来说是一种新颖的体验。

没有更多了。现在全省散布着数百台风力涡轮机，仅安大略省就代表着1,700兆瓦的风力发电能力？或加拿大总容量的三分之一以上。

队列中还有数百个等待安装。大多数是大型涡轮机，大小约2兆瓦或更大，高80至100米。外观几乎相同：一座高大的白色塔，上面有三个旋转叶片，转子将其连接到一个巨大的机舱，该机舱内装有发电机和变速箱。

但是随着研究人员继续提高风力发电的效率，明天的涡轮机很有可能会发生巨大变化。

有两叶涡轮机的建议。有些垂直轴涡轮看上去像打蛋器一样旋转。一家名为FloDesign的公司拥有一种涡轮机，看起来像飞机上的喷气发动机，而总部位于多伦多的WhalePower希望未来的涡轮机叶片类似于座头鲸的鳍状肢。

在渥太华大学，一群学生和教授戏称自己为“绿色工程师”。都想出了自己的创意方法??带有两组叶片的风力涡轮机，每组叶片沿相反的方向旋转。

他们称其为反向旋转的小型风能转换器。在原型机上进行的风洞测试表明，该设计的效率比传统的单转子系统高40％，并且噪音少得多。

具有反向旋转的叶片的好处是众所周知的。实际上，这种设计已经存在了一个多世纪，并且被广泛用于例如水下鱼雷的螺旋桨系统中。该概念还用于飞机和船用推进系统中，更不用说您可以在房屋内飞行的那些遥控玩具直升机了。

渥太华大学技术与工程学教授Riadh Habash说，他的团队决定三年将相同的方法应用于风力涡轮机，到目前为止，结果令人鼓舞-？如此之多，以至于他们正在忙于建造第二个原型，该原型将于明年夏天安装在渥太华大学校园的一幢建筑物顶上。

为什么使两个刀片系统朝相反的方向旋转效率更高？

当风吹进传统的三叶单转子风力涡轮机时，不到40％的能量转化为电能。其余的逃逸了，大部分在叶片后面产生的空中尾流中。尾波沿与这些叶片相反的方向（即逆时针）旋转。

如果第二个转子和另一组叶片位于第二个转子的正后方，并且它的设计也可以逆时针旋转，则它可以从该尾流中捕获能量。最终结果是涡轮机系统利用了最初的风流产生的更多能量。

迄今为止的实验还表明，具有这种设计的涡轮机可以在较低的风速下运行，从而可以利用更广泛的风力资源。

Habash说，一个附加但同样重要的好处是设计也更安静。我们已经观察到，当您有两组反向旋转的刀片时，它们可以实现某种振动消除。振动明显减少了。

这是一个好消息，因为它是阻碍风能部署的最大问题之一，尤其是在安大略省，由于某些原因，这是一个大问题–据说与附近居民遭受的噪音和听不见的振动有关。

绿色工程师及其行业合作伙伴，包括位于渥太华的TRIAS Innovations，还有其他一些技巧。所有这些产品的目标是生产具有所有零件的优质风力涡轮机？叶片，发电机，电力电子设备，传动系统和塔架-在加拿大制造。

他们甚至与WhalePower商谈将其鲸鱼风格的叶片设计融入进来的做法，从而进一步提高了涡轮机的效率并降低了噪音。

“我们目前的目标市场是小型风力发电机”。领导团队的哈巴什说。我们的目标是10千瓦。但是将来可能会达到100千瓦，如果我们能够证明这一概念，那么它可以应用于更大的涡轮机。

该项目由大学，安大略省电力局，加拿大卓越与自然科学中心和加拿大工程研究理事会资助。

Habash希望能够在许多地方展示第二台机器。其中一个将是原住民社区风能和储能项目的一部分。 “我们有一些投资者非常有兴趣将其用于社区力量，”他说。

现在还处于初期，但这是基于直接来自安大略省的创新在未来几年中风能设计如何发展的一个例子。

通过。泰勒·汉密尔顿

泰勒·汉密尔顿（Tyler Hamilton）是加拿大最大的日报《多伦多星报》的商业专栏作家。除了这个Clean Break博客之外，Tyler还每周写同名专栏，讨论清洁技术和绿色能源市场的趋势，动态和创新者。


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