超大型風力渦輪機產生清潔能源


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二十年前,風能是一個利基產業貢獻小于1%總電力需求在美國。 風能已經成為一個嚴重的競爭者在競相開發清潔、可再生能源,可以維持網格和滿足全球能源需求不斷增加。 去年,風能提供國內電力需求的7%,全國各地——都和海上能源公司安裝巨型渦輪機,達到更高和更廣泛的比以往任何時候都。

風能將是電力生產的一個很重要的組成部分,”工程師說在懷俄明大學的喬納森·諾頓,在拉勒米。 他承認,懷疑論者懷疑的可行性可再生能源如風能和太陽能,因為他們依賴天氣和變量的性質,因此難以控制和預測。這是真的,”他說,“但有辦法克服。諾頓和查爾斯Meneveau在巴爾的摩的約翰霍普金斯大學,馬里蘭,組織了一個mini-symposium73屆會議的美國物理學會流體動力學,那里的研究人員描述了風能的承諾和流體動力學的挑戰。

為了使風能是有用的——并接受研究人員需要設計系統,都是高效和廉價,諾頓說。 這意味著獲得更好的理解物理現象的風力渦輪機,鱗片。 三年前,美國能源部下屬的國家可再生能源實驗室(NREL)匯集了來自世界各地的70名專家討論科學的狀態。 2019,該組織發表了大科學挑戰,需要解決風能貢獻一半的電力需求。這些挑戰之一是為了更好地理解物理部分的渦輪機的工作氛圍。風確實是一個大氣流體力學問題,”諾頓說。但如何表現在水平風渦輪機操作仍然是一個領域,我們需要更多的信息。

今天的渦輪機葉片可以延伸5070,保羅說方向,國家可再生能源實驗室的首席工程師國家風電技術中心提供的概述在學術研討會上的挑戰。 這些塔塔100米或更多的環境。海上,他們變得更大,”方向的說。

建立更大的渦輪機的優點是,風力發電站需要更少的機器建立和維護和訪問高離地面強風。 但大型發電廠函數在一個尚未被充分研究過的規模,轉向說。

我們有一個很好的理解和工作能力與大氣在非常大的尺度上,“方向說。和科學家像喬納森和查爾斯與流體動力學做了了不起的工作,了解小尺度。 但這兩個,還有一個還沒有被研究過。另一個挑戰將是研究這些巨大的結構和系統動力學的旋轉機器。 風與葉片彎曲和扭曲。 旋轉葉片產生高雷諾數,“這些地方我們沒有大量的信息,”諾頓說。

強大的計算方法可以幫助揭示物理,轉向說。我們真的把計算方法盡可能他說。把我們現在存在的最快和最大的電腦。諾頓指出,第三個挑戰是研究渦輪組的行為。 每個渦輪機產生大氣中醒來,醒來,下游傳播與其他發電機的醒來。 醒來可能結合; 他們也可能會干擾其他渦輪機。 或其他東西。如果有農田順風,我們不知道大氣流動的變化將如何影響它,”諾頓說。

他稱風能終極規模問題。因為它連接小型渦輪機與空氣的相互作用等問題大規模大氣建模等問題,風能將需要輸入來自各種領域的專業知識和應對挑戰。風是最便宜的形式的能源之一,”諾頓說。但隨著技術的成熟,問題變得更加困難。


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