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加州大学欧文分校新闻

将风力涡轮机固定在海底是很困难的。他正在建造一个漂浮的。

如果你是一个风力涡轮机,有一个地方是你想去的。远离海岸,在广阔的海洋中,尤其是在北大西洋,那里的风能可以为整个美国大小的国家提供能源。

但是,在海洋中收集风能已经成为一项工程壮举,需要专门的设备来制造和安装重型塔和类似螺旋桨的叶片来捕捉风。

那些塔——比自由女神像还大的巨大的钢结构——需要被固定在海底。这意味着风能是一种只能在浅水区开发的资源,而涡轮机需要在海上建造。

东北大学土木与环境工程副教授安德鲁·迈尔斯(Andrew Myers)和他的合作者吉姆·帕帕多普洛斯(Jim Papadopoulos)打算改变这一现状。迈尔斯设想了这样一个过程:风力涡轮机可以在美国造船厂建造,在浅水港口下水,然后拖到海上。

照片由马修·莫多诺/东北大学提供

在过去的两年里,迈尔斯和帕帕多普洛斯一直在设计一种超级轻的风力涡轮机,它可以漂浮在海洋上,可以安装在浅水和深水中。这种锚定在海底的涡轮机,也被设计成自然地重新调整方向以面向风。

迈尔斯说:“浮动风力涡轮机是世界能源未来的重要组成部分,也是克服气候危机的重要组成部分。”“它们可以被安装在各种水深范围内,也可以在港口建造,因为那里的水是平静的。”

在美国,海上风能产业还处于起步阶段在美国,只有一个海上风电场存在,那就是罗德岛的布洛克岛。和世界上几乎所有的海上风电场一样,布洛克岛的五台涡轮机固定在海底。

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在西海岸,情况要复杂得多。海洋的深度开始下降,更接近海岸线,而不是东海岸,那里的海洋仍然相对较浅,约100英里。

“想想加利福尼亚和所有那些城市——整个西海岸对于固定底部的风力涡轮机来说太深了,”迈尔斯说。“他们获得海上风力发电的唯一机会是使用浮动风力涡轮机。”

东北大学土木与环境工程副教授安德鲁·迈尔斯获得了马萨诸塞州清洁能源中心(MassCEC) Catalyst和InnovateMass项目170万美元的资助,该项目将支持新型浮动风力涡轮机的开发。照片由Matthew Modoono/东北大学提供

这就是为什么迈尔斯看到了风力涡轮机的前景,但有一些调整。

目前设计的浮式风力涡轮机大多采用重型钢结构,以便在公海的波涛汹涌的海洋中保持稳定。当波浪经过时,大部分的重量是用来帮助建筑物保持相对静止的。新的设计,迈尔斯是拥抱一个不同的哲学。

承蒙好意:安德鲁·迈尔斯

迈尔斯说:“浅吃水的轻型涡轮机造价低廉,易于发射,但可以随波而动。”“如果我们能设计出这些运动,结果就是一个非常便宜的涡轮机。”

传统的涡轮机安装在薄塔上。尽管这样的塔在结构上效率低下,但它们是必要的,这样涡轮机的叶片就可以在不撞上塔的情况下面向风旋转。

然而,迈尔斯的团队设计了一个完整的漂浮系统,可以自然地旋转和迎风,叶片连接在一个宽塔上,使用更少的钢材。他说,有效的设计,以及所需材料的数量,将导致成本的降低。

“对于一个浮动的风力涡轮机,我们认为it’s是一个更便宜的解决方案,将整个系统的风向标放在水里以适应风,”迈尔斯说。“It’s是钢材,(与固定底部的涡轮机)是同一种材料,但我们采用了一种更有效的定向方式。”

目标是通过避免专门的制造设施和安装船来降低这些成本。迈尔斯还说,要帮助风力发电场的开发商生产价格合理的绿色电力。

“许多海洋制造商有能力建造我们的涡轮机,”他说。“但他们不具备建造传统海上风力涡轮机的能力。”

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这些想法为迈尔斯赢得了马萨诸塞州清洁能源中心Catalyst and innovation Mass项目的奖励,他计划用这个项目来开发和测试他的涡轮机设计。

该计划将在一个波浪槽中进行测试,该波浪槽可用于研究重型海洋中涡轮机的动力学。测试还将包括计算机模拟,分析漂浮的结构将如何应对大海的大浪和强风。

迈尔斯说:“我们的概念在像飓风这样的大风暴下的持久性,是我们必须证明的。”

如有媒体咨询,请联系Marirose Sartoretto: [email protected]或617-373-5718。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.northeastern.edu/2020/04/05/its-hard-to-anchor-wind-turbines-to-the-bottom-of-the-ocean-hes-building-one-that-floats/