中心的主要目标是追求公认的和具有挑战性的研究和设计活动领域的可再生能源,特别是风能,正在由美国能源部(DOE)和通用电气(GE)等相关行业。随后的部分提供了一个列表,这些领域以及研究/设计工作的总结描述。

未来改进涡轮组件

护理重点和将其活动向为优秀的挑战,寻找创新的解决方案已经遇到和被研究者/设计师一直在可再生能源工作的社区。许多必要的技术进步已经在积极开发阶段。大量研究进展记录,个别企业开始这些技术的开发过程。引入新技术的风险,与此同时,制造业生产扩大和加速前所未有的水平不是微不足道的。创新总是带有风险。涡轮机制造商股份之前下一个产品在一个新特性,创新需要坚定的性能和耐用性需要的特征。由研发和实证投资私企是降低这些风险,包括广泛的组件和原型测试之前部署。

以下是简短的总结关键风能技术预计将通过更好的效率,提高生产力提高能量捕获,并提高可靠性。

转子

发展的第一目标是能源最初占领了转子的手段。当前没有指标表明,转子设计新奇事物对他们的方式,但也有相当大的激励使用更好的材料和创新的控制来构建大转子,扫描更大区域相同或更低的负载。正在开发和测试两种方法以降低负载水平或创建load-resistant设计。第一个方法是使用刀片本身来减弱重力和turbulence-driven负载。第二种方法是在一个感官的主动控制转子负载和积极抑制负载从转子转移到其他涡轮结构。这些改进将使转子增大和捕获更多的能量在不改变系统的平衡。他们还将提高能源获取对于一个给定的能力,从而提高能力的因素。

规模较小的另一个创新已经评估能源无限Inc .(行;爱达荷州的博伊西)是一个变径转子可以显著提高能力的因素。这样一个转子有大面积捕获更多的能量在低风速和系统来减少转子的大小在大风保护系统。尽管这仍然被认为是一个高风险的选择,因为建立这样一个困难的叶片没有过多的重量,它提供一个完全不同的路径非常高容量的因素(2003行)。护理将继续致力于寻找创新的解决方案为典型的大型发电机的容量因子的增加。在这里,需要注意的是,风塔已经Rashidi博士设计的基督教社会联盟取得了这增加发电机产生电力的容量因子0.1兆瓦的顺序。

叶片

较长的大转子叶片扫描更大的面积,提高能量捕获。简单地延长叶片在不改变基本设计,然而,将使叶片重得多。此外,叶片将招致更大的结构加载,因为它的重量和更长的力臂。叶片重量和合成gravity-induced负载可以控制通过使用先进材料具有更高的强度重量比。因为碳纤维等高性能材料更贵,他们将包括在设计只有当回报最大化。这些创新的机翼形状的承诺维持良好的动力性能,但尚未在全面运营。该中心将采用计算工具CSU和俄亥俄州立大学执行先进的有限元分析设计的创新的大型叶片系统,并将检查接下来的大型叶片的振动和动态行为。

塔

到目前为止,几乎没有创新的塔,这是一个世俗的风安装的组件。而是因为将转子在高海拔是有益的,因为钢的成本继续上升迅速,这极有可能组件将在未来更加仔细的检查,特别是对风切变高于平均水平的地区。中心还将专注于设计的创新塔系统的大规模(兆瓦级)涡轮机。

卷(齿轮箱、发电机和电力转换)

寄生损失发电机绕组,电力电子,齿轮和轴承,和其他电气设备都非常小。当求和整个系统,然而,这些损失大量。改进,消除或减少固定在低发电损失很可能会有一个重要的影响提高利用率,降低成本。这些改进可能包括创新电力电子架构和大规模使用永磁发电机。通过消除齿轮直接传动系统也实现这个目标的损失。模块化(便携式)版本的这些大型发电系统更易于维护将会对提高生产率的一些风力达不到开发要求的部分功率曲线。

目前,齿轮箱的可靠性是一个重要问题,变速箱更换相当昂贵。一个解决方案是直接传动动力传动机构,完全消除了齿轮箱。这种方法,成功地在1990年代通过Enercon-GmbH (Aurich、德国),正在检查其他涡轮机制造商。另一种不那么激进的减少的阶段从三到两个甚至一个变速箱,这增强了可靠性通过减少零件数。基本变速箱拓扑还可以改进,快船风电(加州Carpinteria)对其高度创新multiple-drive-path变速箱,划分四个发电机机械功率。multiple-drive-path设计从根本上减少个人变速箱组件加载,从而降低齿轮箱的重量和尺寸,简化了安装和维护要求,并提高可靠性采用固有的冗余。护理工作的创新设计概念同时运行多元化的发电机都是由大型转子系统摩擦。

完成的一项研究BEW工程(加州圣拉蒙;本克先生,Erdman,惠特克工程2006)表明,对风机使用中压电力系统发电机可以降低成本,重量,体积的涡轮电子元件以及减少电力损失。中心将致力于创新设计思想利用中压电力系统进行风机涡轮机。

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