Репортаж от Wedoany，Управление по ветроэнергетическим технологиям (WETO) Министерства энергетики США, благодаря многолетнему сотрудничеству в области исследований и разработок с отраслевыми партнерами, добилось увеличения среднего коэффициента использования установленной мощности ветрогенераторов в США с 22% (для установок, смонтированных до 1998 года) до почти 35% в настоящее время (в 2000 году этот показатель составлял 30%). При этом стоимость ветровой энергии снизилась с 55 центов за кВт·ч в 1980 году (в текущих долларах) до в среднем менее 3 центов сегодня. WETO отмечает, что для обеспечения устойчивого роста отрасли ветроэнергетические технологии следующего поколения должны и далее повышать надежность, увеличивать коэффициент использования мощности и дополнительно снижать затраты, опираясь на передовые достижения. Ниже представлены исследовательские цели и недавние ключевые проекты этого управления в области ветроэнергетических технологий коммунального масштаба.
Современные ветрогенераторы имеют тенденцию к многомегаваттной номинальной мощности, что значительно повышает их экономичность и надежность. С 1999 года средняя генерирующая мощность установок постоянно росла, и в 2016 году средняя мощность введенных в эксплуатацию установок достигла 2,15 МВт. WETO способствовало этому переходу, разрабатывая более длинные и легкие лопасти ротора, более высокие башни, более надежные системы трансмиссии и системы управления с оптимизированной производительностью. За последние два десятилетия многие прототипы технологий, разработанные WETO в сотрудничестве с отраслью, стали коммерческими продуктами, например, ветрогенератор GE Wind Energy мощностью 1,5 МВт — проект, который с начала 1990-х годов сотрудничал с GE и ее предшественниками, прошел через несколько поколений проектных испытаний и в итоге обеспечил этой модели около половины установленной коммерческой ветроэнергетической мощности в США, а также важные конкурентные позиции на мировом рынке.
Что касается усовершенствования компонентов системы, WETO в сотрудничестве с подразделением ветроэнергетических лопастей компании Knight and Carver в Нэшнл-Сити, Калифорния, и Сандийскими национальными лабораториями Министерства энергетики разработало адаптивную лопасть ротора с изогнутой законцовкой (STAR). Законцовка этой лопасти имеет плавно изогнутую форму, что позволяет максимально использовать все ветровые условия, включая низкоскоростной ветер, увеличивая захват энергии на 12%. Для поддержки разработки более надежных редукторов WETO также объединило несколько компаний для проектирования и тестирования инновационных концепций трансмиссии. При финансовой поддержке Министерства энергетики в размере 47 миллионов долларов США в Университете Клемсона был построен один из крупнейших в США и ведущих в мире испытательных центров ветроэнергетики, чтобы ускорить внедрение энергетических технологий следующего поколения, снизить затраты производителей и повысить глобальную конкурентоспособность американских компаний.
Инновации в проектировании и производстве компонентов ветроэнергетических установок остаются ключом к достижению национальных целей в области возобновляемой энергетики. Управление по ветроэнергетическим технологиям и Управление по передовым производственным технологиям Министерства энергетики сотрудничают с государственными и частными организациями для применения аддитивного производства (3D-печати) при изготовлении пресс-форм для лопастей ветрогенераторов. Традиционный метод требует сначала изготовления полноразмерной мастер-модели лопасти, а затем по ней — пресс-формы, что является трудоемким и длительным этапом; 3D-печать позволяет значительно сэкономить ресурсы.
Национальный центр ветроэнергетических технологий (NWTC) Национальной лаборатории возобновляемой энергии первым внедряет инновации в области компонентов, систем и методов моделирования ветрогенераторов, способствуя ускоренному развитию отрасли. Центр предоставляет несколько испытательных полигонов, динамометры, ресурсы для изготовления на месте и возможности структурной верификации. Исследования дополняют программу Министерства энергетики «От атмосферы к электрону» (A2e), которая направлена на значительное снижение стоимости ветровой энергии за счет глубокого понимания сложных физических процессов втекания ветра на ветроэлектростанции. Инновационные исследования NWTC включают: использование вычислительной гидродинамики для разработки симулятора ветроэлектростанции и инструментов управления моделированием, помогающих операторам анализировать производительность станции в различных атмосферных условиях и координировать управление турбинами для уменьшения эффекта следа, что увеличивает общую выработку на 4%-5%; использование интерфейса управляемой сети для сокращения времени и стоимости сертификационных испытаний, а также для помощи системным инженерам в понимании реакции ветрогенераторов, фотоэлектрических инверторов и систем накопления энергии на возмущения в электросети; анализ потенциала морской ветроэнергетики США, выявляющий потребности, возможности и ожидаемые последствия для этой новой отрасли.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
