豎軸風力發電機系統受關注

豎軸風力發電機系統受關注
　　在人們大力推廣陸基橫軸風力發電機（HAW風力發電機Ts）系統的今天，美國能源部桑迪亞國家實驗室風能研究人員則開始重新評估豎軸風力發電機（VAWTs），目的是解決困擾利用近海微風發電中的難題。事實上，無論是桑迪亞國家實驗室還是其他研究機構，在人們開始研究風力的時候，豎軸風力發電機就是關注的對像。
　　豎軸風力發電機存在著三方面的優勢，它們分別是發電機設備的重心低、構造相對簡單、更容易向大尺寸發電機發展。研究人員認為，豎軸風力發電機重心較低意味著能夠改善在海上漂浮的穩定性和降低重心疲勞負荷。此外，豎軸風力發電機的動力傳動系統接近海平面，有充電控制器望更容易維修並更快被利用。豎軸風力發電機部件更少且疲勞負荷低和維修容易降低了維護成本。
　　當然，在豎軸風力發電機系統大規模應用於近海發電前，人們還面臨著種種需要解決的難題。
　　首先，豎軸風力發電機葉片具有十分復雜的弧形表面，其生產難度高。制造超長的豎軸風力發電機葉片需要創新的工程手段，對此，桑迪亞國家實驗室另一位項 目馬特•巴羅內表示，愛荷華州立大學和TPI復合材料將研發新的技術以幫助生產幾何形狀復雜的豎軸風力發電機葉片，它們的目標是以能夠承受的成本生產尺寸 超大的產品。
　　其次，豎軸風力發電機系統必須解決葉片附加給動力傳動系統循環荷載的問題。當風力穩定時，橫軸風力發電機扭矩也保持穩定。豎軸風力發電機則不同，因為每個水力發電機葉片有兩個扭矩和動力“脈衝”，這取決於葉片是處於逆風還是順風的位置。這種扭矩波動的結果給葉片帶來了不穩定的荷載，能導致動力傳動系統出現疲勞。研究人員將評估新的轉子設計，了解在保持轉子成本較少增加的情況下，能否消除周期性扭矩“脈衝”的影響。
　　由於第一代豎軸風力發電機的開發結束於數10年前，因此新的豎軸風力發電機設計必須結合最近數10年來人們在現代橫軸風力發電機設計中取得的研發成 果。重新評估豎軸風力發電機研究意味著尋求可幫助加快風力發電機設計的新模式。巴羅內認為，加強這項研究的努力將成為綜合和提高現有空氣動力學和結構動力 標准，開發面向大眾的豎軸風力發電機空氣動力設計工具。
　　另一個挑戰則是制動系統。過去的豎軸風力發電機設計沒有空氣動力制動系統，僅僅依靠機械制動系統，這種系統與用於橫軸風力發電機的空氣動力制動系統相比，不僅不易維護，而且可靠性較差。
　　橫軸風力發電機利用具有自動防故障能力的墜落葉片，能夠在1至2秒鐘內停止轉動，同時不會損壞發電機。巴羅內表示，新的豎軸風力發電機設計需要穩固、可靠和成本低的空氣動力制動系統，同時，與橫軸風力發電機一樣也需備有機械制動系統。