@ 2016.03.20 , 14:40
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比帝国大厦还高的风力涡轮机

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虽然其他科技的趋势是越变越小,但是风力涡轮机却朝着相反的方向发展,因为要产生更多的能量,就要利用更多的风。随着这个逻辑,研究者们正打算将风力涡轮机提升至一个不可思议的高度,光一片风叶就长达200米。

《洛杉矶时报》报道说,这个新型风力涡轮将直耸云天,高达479米,这比帝国大厦还要高30米。为了使其稳定,整个风车直径将达到400米。这简直是堂吉诃德的现世噩梦。

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根据研发团队的介绍,尺寸并非这款涡轮机设计上唯一与众不同之处。其中最大的区别在于新的涡轮机不再是迎风而立。相反,它会朝向下风头,从而可以更轻松的转动。这也完全符合常理——既然你要利用风能,为何要逆着它呢?

200米长的风叶让人有点难以想象,其设计灵感源于棕榈树在风暴中的摇曳方式。叶片被设计成由一段一段小的叶片衔接组装而成,其轻量化的分段躯干相当于一系列的圆柱壳,可使整个叶片在风中弯曲的同时保持每段叶片自身的硬度,从根本上降低了对叶片硬度的要求。在危险飓风来袭时,巨型叶片会收起,与风向一致,减少了损坏的风险。而在风速较低情况下,叶片会展开,使产生的能量最大化。

除了可以全天候采集更多的风能,这种分段的设计,又叫做分段超轻变形转子,使得建造和运输这种巨型风叶更加容易。想象一下,如果要运输一整段长达两个足球场的风叶,画面简直太美。

按照他们的计划,这台风力涡轮机可以产生50兆瓦特的电力,是传统风力涡轮机的25倍。

研发团队目前正在生产超级涡轮机十分之一大小的涡轮机,他们希望可以在2019年由科罗拉多州的国家可再生能源实验室进行测试。在那之后,他们认为还需要15年时间才能做出全尺寸的涡轮机。目前,美国能源部已经给予他们350万美元的项目资金。随着项目推进,这一数字还将不断变大。

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十分之一大小的原型机

虽然这个项目雄心勃勃,而且需要大量的研究,已经有人指出如泰坦巨人般的风力涡轮机有着一个明显的负面影响:它将成为鸟类绞肉机。

如果这一高达479米的风力涡轮机拔地而起,它会对候鸟产生直接威胁,巨型风叶对它们而言无疑是大规模杀伤性武器。为了克服这一缺陷,研发团队希望将它建造在加州海岸线以外,从而会较少伤害迁徙的鸟类。但即便如此,我们仍然难以估计这会真的解决问题,还是会把情况变得更加糟糕。

当人类寻找更清洁的能源时,类似的问题是值得我们深思的。只有时间能告诉我们这种新型风力涡轮机能够给我们带来更加环保的未来,但是无论如何这都是充满挑战和希望的一步。

本文译自 sciencealert,由译者 许叔 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 26+1

  1. kazbrain
    @2 years ago
    3090684

    别说鸟了,说说飞机。。

    [27] XX [4] 回复 [0]
  2. aaaaaaaaaaaaaaaaaa
    @2 years ago
    3090685

    Birds will learn to avoid this giant killer, or they will die out. Some call that natural selection.

    [12] XX [14] 回复 [0]
  3. 另一座
    @2 years ago
    3090687

    朝向下风头是什么意思?不明白。

  4. 3090689

    @aaaaaaaaaaaaaaaaaa: 可是,那么大的风叶,小型鸟类会被灭种的= =人类活动会使群落演替偏离自然演替的轨道

  5. 大口径翻译机
    @2 years ago
    3090694

    说不明白就上图,描述的不清不楚给谁看?

  6. 3090703

    转速并不会很快,鸟不会这么容易被绞吧?

    [7] XX [12] 回复 [0]
  7. Gallery
    @2 years ago
    3090711

    我在的城市就用的风电,现在几十米的一片叶子就要几百万了,200米多久才能回本?

    [13] XX [1] 回复 [0]
  8. 3090725

    @另一座: 头背着顺风、现在风力涡轮是面朝风(逆风的)、

  9. 3090734

    为什么不考虑小型化的密集型的,非得要在这种挑战材料学极限的巨物上砸经费

    [5] XX [14] 回复 [0]
  10. 没吃早饭
    @2 years ago
    3090754

    工厂和居民设施节电改造应该可行性更高

  11. brokenCPU
    @2 years ago
    3090799

    要真造出来也算是一个奇观了

  12. 柳道道
    @2 years ago
    3090816

    必须禁止与巨型风力发电机决斗

    [12] XX [0] 回复 [0]
  13. 达达
    @2 years ago
    3090834

    刚立上 就被风刮断了

  14. 3090874

    朝向下风头就是说风如果刮北风就朝向南边.

  15. 称呼太长
    @2 years ago
    3090877

    gta5里溜jc

  16. ranger27
    @2 years ago
    3090923

    翻译的很好啊

  17. 3090925

    “根据研发团队的介绍,尺寸并非这款涡轮机设计上唯一与众不同之处。其中最大的区别在于新的涡轮机不再是迎风而立。相反,它会朝向下风头,从而可以更轻松的转动。这也完全符合常理——既然你要利用风能,为何要逆着它呢?”
    做为一个“研发团队”说出这样的话,让人感到非常诧异,“符合常理”的东西并非是对的,专业人士如果在说这种似是而非话,就是在忽悠人。
    任何一个对风力发电机有所了解的人都知道,一般的大型风机其桨叶(turbine,文中译为涡轮)处在上风头是有原因的:1、桨叶在下风头,会造成塔筒挡住风,损失了风能;2、塔筒在上风向会造成涡流,对桨叶的受力带来不利影响,加剧疲劳。会大大影响风机的寿命和效率,唯一的好处是可以被动偏航对风,这就是为什么现在只在小型风机上才能看到桨叶在下风头的型式。嗯,真的不是只有他们聪明能想到这一点,所以别人才都不那么干的。
    顺便提一句,目前投入运行的最大风机是7MW,已经比这文中所谓的研发团队的原型机(1/10的50MW)大多了。

    [12] XX [1] 回复 [0]
  18. 人形立牌
    @2 years ago
    3091460

    @KOi: 我记得这种巨型风扇的转速非常非常慢,鸟说不定能蹲在叶片上面。

  19. skyriver
    @2 years ago
    3091527

    @111: 貌似这个风机主要的区别是柔性叶片,如果叶片是柔性的,那么在风力比较大的时候发生偏转,远离了塔筒,这样也就远离了涡流,在风力小的时候虽然靠近塔筒,但是涡流也小。另外柔性叶片本身应该对于涡流造成的震动不敏感,不容易造成疲劳损坏。

  20. 3091616

    @skyriver: 现在大型风机的叶片都是柔性的,要注意看的话就能发现在发电的时候叶片本身是弯曲的,因此叶片的旋转轴不是水平而是有一个向上的角度,以免旋转时叶片向后弯打到塔筒。如果要柔性到能离开塔筒很远以至于能减少涡流影响的地步…… 那么也就意味着:1、一定是一种我从来没听说过的材料做的,能弯得那么厉害;2、扫风面积减少->捕获风能减少->效率降低。

  21. 3091620

    @人形立牌: 现在的大型风机额定转速在每分钟十几转,考虑到叶片长4、50米,线速度还是非常快的。

  22. 屁屁兔
    @2 years ago
    3091740

    风力发电机:我不知道比你们高到哪去了

  23. 多啦
    @2 years ago
    3092306

    我一直觉得 风电截取了风能会影响降水的分布

  24. 煎蛋
    @2 years ago
    3092647

    每天都可以在下面捡到新鲜鸟肉了,偶也~

  25. 神之疯神
    @2 years ago
    3095539

    @111: 桨在上风一个重要原因就是容易转到九十度避风,在下风的话必须逆风旋转。然而文中的分段叶片理论上是可以做到自适应风速甚至主动停转的,所以放在下风只要把弯曲度控制好并不会有太大问题,反而是在上风的时候要不用非常坚硬的叶片要不就要加大叶片到支架的距离,不管哪个都不如直接放在下风划算。
    提到涡流的问题就显得不怎么专业了:你拿完全没做气动设计的东西说涡流危害?

  26. 3322059

    @111: 下风方向可能是为了避免风速太大的时候失控狂转,因为大风天阻力可以将叶片收拢 就像收起雨伞一样 减小迎风面积 保护桨叶 顺便依靠风力偏航对风 避免吹坏

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