风力涡轮机在风暴中如何保持漂浮

风力涡轮机耐受风暴的秘密?石油钻井平台技术——目前是这样。
随着我们加大风能发电的力度,确保风力涡轮机能够承受极端天气变得越来越重要。Nicholas Doherty 摄/Unsplash

目前,美国已有超过60,000台风力涡轮机,推动着我们摆脱化石燃料,迈向气候友好型可再生能源。正如我们今年已经看到的那样,天气模式正变得越来越不可预测。极端天气事件,由于气候变化可能变得更加频繁,这意味着安装和维护更多的风力涡轮机将是制造商和开发商面临的挑战。

这是一个需要解决的问题——而且要快,尤其是在美国。今年3月,拜登-哈里斯政府承诺在未来十年内在美国部署30吉瓦的海上风电。一吉瓦的电力足以点亮超过1亿盏LED灯。第一个主要海上风电场项目,名为Vineyard Wind 1,这是一个位于马萨诸塞州海岸线附近的800兆瓦风电场,已于今年5月正式宣布。

热带风暴很少能一路吹到东海岸,但海水变暖意味着风暴的范围会扩大——从墨西哥湾沿岸爬升到新英格兰。2020年6月至11月期间,创纪录的大西洋飓风季有30个被命名的风暴和11个登陆风暴,而2019年只有18个被命名的风暴。官方记录的风暴数量之多,以至于研究人员用完了英文字母表中的字母,用希腊字母为风暴命名。

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能源专家、全球商业咨询公司Turner & Townsend的副总监Anna Rosa解释说,为了实现该国雄心勃勃的30吉瓦目标,随着天气模式日益混乱,找到维护风电场的方法至关重要。她指出,一些海上风电场采用了其他行业的设计——包括能够承受潮水和暴雨的化石燃料技术。

一些海上石油钻井平台通过塔架锚定在海床上——塔架由深入海床的钢管组成,对于墨西哥湾和阿拉伯湾的泥泞海岸尤为有用。其他平台则通过重力式混凝土结构固定,混凝土支柱延伸至海床,在某些情况下甚至可以作为存储空间。这些类型的锚固以及钻探本身,会对海床动植物产生不同的影响

一些海上风力涡轮机使用类似的结构来保持稳定——从埃菲尔铁塔式的装置到大型、更粗笨的基座,它们充当压载锚,防止涡轮机在飓风的狂风中倾覆。最常见的称为钢管桩、重力式基础结构、三脚架和导管架

“这是经过验证的海上石油技术,例如,它能够承受墨西哥湾的飓风,”Rosa说。

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如今,公司们正在寻找超越传统石油和天然气行业借鉴而来的平台的更新的解决方案。Gazelle Wind Power是一家欧洲公司,设计浮动涡轮机平台,目前正在开发需要更少钢材并允许涡轮机在海上漂浮的平台。Gazelle的创始人兼总裁Jon Salazar解释说,他们的设计旨在承受恶劣天气条件,同时减少建造材料。

“平台通过连接滑轮系统的中央配重来响应海浪,滑轮系统是固定的,”他说。“[该设计]提高了风力发电机的效率,降低了维护成本——风力涡轮机的磨损更少,并且可以捕获更多能量。”

他希望这种稳定的设计能够实现更多的海上风力涡轮机,而无需承担极端天气事件带来的高昂建造和维修成本。与Salazar一样,Rosa也对行业应对挑战的能力充满信心,尤其是在越来越多的世界领导人推动可再生能源,以及对更新、更高效、更耐候的创新产品需求日益增长的背景下。

“[能够承受更多风暴的]技术将在五年内到位,”她说。“风力涡轮机制造商已经准备了一段时间。”

 

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