风力涡轮机欲颠覆传统风电系统

业内普遍认为，我们已经逐渐接近风力涡轮机效率的理论极限，因此风电已成为一项

成熟的技术，然而，仍有人提出大胆的假设。据美国《每日科学》

7 月 20 日报道，美国加州

理工学院的技术人员以过去

30 年的风电产业研究为基础，做出了大胆假设，这个假设理论

不仅能够提高风电能效，还可以节省开支，即把风力涡轮机并拢，拉近它们的距离。

　　

“目前为止，风力涡轮机技术的发展被局限了，其实风电场看似实用，但实际上它的能

效是比较低的。

”加州理工学院仿生工程研究中心主任、工程与应用科学教授约翰·达比利解

释称，

“从传统观点来看， 螺旋桨式风力发电机组必须间隔一段距离，以避免互相干扰。事

实上，从空气动力学的角度来看，部分风能被忽略和浪费了。因此，为了弥补

‘缺陷’，风机

制造商们开始建立更大、更高的风力涡轮机来

‘捕捉’更多的风。”

　　然而，更高更大并不代表着更好。高度和尺寸的增加会导致一些问题，包括成本的增加、
设计难度的加大，以及修建工程的挑战等。另外，还要考虑视觉、声响和雷达信号的问题。

　　达比利透露，他目前已经把精力全部集中在了研究如何把风力涡轮机靠得更近、提高能
效的模型设计上，单个风力涡轮机的效率问题已经靠后排了。

　　达比利表示：

“有不少专家认为，目前风机的高度是捕捉风能的最佳位置，相比距离地

面

30 英尺左右的高空，目前风机高度对于捕捉风能而言的确有明显优势。但如果与地面不

远处的低空相比，实则存在很大差距。因此，如果发展近地风机，我想能效将更突出。让我
们大胆地接受这个挑战吧。

”

　 　 在 达 比 利 带 领 下 ， 加 州 理 工 学 院 设 计 的 假 设 模 型 是 ： 利 用 垂 直 轴 风 力 涡 轮 机
（

VAWTs），把它们紧密地放置在一起，以此产生的电力，比水平轴螺旋桨式涡轮机的要

大。达比利认为，垂直轴风力涡轮机有很多好处，比如湍流风时还能有效运作，而且还可以
减少运行和维护的费用，降低对环境的影响。

　　事实上，当今风电产业对于垂直轴风力涡轮机的应用率是非常低，这其中有两个主要
原因，其一，单独使用该涡轮机效率非常低；其二，上一代的垂直轴风力涡轮机由于结构
性故障致使疲劳作业，因而蒙受了较大的损失。

　　

“对于效率问题，我们的设计方案不依赖单个的涡轮机效率，而是关注涡轮机的间距。”

达比利称，

“至于结构故障问题，随着材料的不断进步，空气动力载荷技术的不断更新，新

设计利用更好的装备，有能力承受更大的作业压力。

”

　　其实，从去年夏天开始，达比利的技术团队就开始了这一模型的实验，当时研究人员