de allra flesta vindkraftverk som för närvarande installeras har tre blad. Varför inte fyra? Eller två? Eller mycket mer för att fånga så mycket vind som möjligt?
det snabba svaret är att en tvåbladig vindkraftverk redan är bra för stor effektivitet. Med två blad behöver du betydligt mindre material -, Bygg-och underhållskostnader. Ett tredje eller fjärde rotorblad gör vindkraftverket marginellt effektivare, medan Bygg-och materialkostnaderna ökar avsevärt. De fyra bladen i våra historiska vindkraftverk var mer av ett praktiskt val.
de fyra bladen i våra historiska vindkraftverk var mer av ett praktiskt val.
Betz Law
Albert Betz formulerade lagen 1919 att en idealisk rotor kan extrahera maximalt 59% av energin från vinden. Om du får mer energi ur vinden, vinden saktar ner ytterligare, som minskar tillförseln av vind till turbinen. En idealisk rotor har oändligt oändligt smala turbinblad, men enligt ett dokument som Siemens utarbetade 2007 där de behandlar vår fråga anges att moderna trebladiga vindkraftverk kommer till 80% av Betz-gränsen tack vare en smart bladdesign och en väl vald rotationshastighet; en tvåbladig turbin skulle uppnå 5% mindre effektivitet, men kommer att ha en högre avkastning på investeringen på grund av de lägre kostnaderna.
tvåbladiga vindkraftverk erbjuder ett antal distinkta fördelar jämfört med trebladiga vindkraftverk.
den största fördelen med att ha ett minskat antal blad (och tonhöjdsdrivningar) är rotorvikten (och därmed material) de ungefär 30% mindre tunga än en jämförbar trebladig rotor (Aerodyne engineering GmbH, 2014). Eftersom tvåbladiga rotorer arbetar med högre rotationshastighet är vridmomentet på axeln lägre och följaktligen är rotorn och nacellen (som till exempel innehåller generatorn och drivlinan) lättare. En annan bekvämlighet med en rotor med mindre än tre blad är att de kan vridas horisontellt under stormar så att de är mindre benägna att drabbas av blixtnedslag.
tvåbladiga rotorer är ungefär 30% mindre tunga än en jämförbar trebladig rotor
en annan fördel kan hittas under transport och konstruktion: en tvåbladig rotor kan transporteras helt förmonterad och förtestad på ett fartygs däck till vindkraftparken (De Vries, 2011). Slutligen kan extrema belastningar minskas avsevärt genom att använda horisontell parkering av rotorn (Aerodyne engineering GmbH, 2014). På grund av minskade extrema belastningar kan tornet och fundamentet utformas lättare.
smakämne
Roberto Delgado, huvudingenjör vid 2-B Energy: ”det är en smakfråga att välja mellan två eller tre blad vindkraftverk”. Vissa föredrar bara trebladiga modeller eftersom de säger att de är mer estetiska. Delgado vill blåsa nytt liv i de tvåbladiga vindturbinerna. En tvåbladig 6 MW 2-B energi vindkraftverk har nu installerats i Eemshaven i sex år. Genom individuell pitch control (IPC), som oberoende styr stigningen för varje turbinblad, kan denna vindkraftverk ta bort mycket av den dynamiska belastningen. Kolla in hur vår pitching teknik fungerar https://windenergysolutions.nl/technology/
Storm motståndskraft
en stor nackdel i områden med den mest konstant bra vind är att de kan förvandlas till starka stormar och orkaner med jämna mellanrum. De flesta vindkraftverk tål inte de höga vindhastigheter som dessa väderförhållanden medför. 2-bladiga vindkraftverk kan enkelt fällas ner snabbt med en kran istället för de två kranarna, de flesta dig-bladiga turbiner kräver.
vår inbyggda lyftkran kan kraftigt minska underhållskostnaderna för de tvåbladiga vindenergiinstallationerna.
hela vårt sortiment av vindkraftverk kan utrustas med en inbyggd lyftkran som enkelt kan manövreras för att säkra hela den tekniska installationen av turbinen, utan extern kran inom några timmar. På detta sätt behöver inga höga kostnader uppstå för att leverera och använda någon mobilkraninstallation.
en andra fördel med denna inbyggda hisskonstruktion är att inspektioner på rotorn och större underhåll också kan utföras utan utrustning från externa källor. Förutom fördelarna med installationen jämfört med trebladiga vindkraftverk minskar detta kraftigt underhållskostnaderna för de tvåbladiga vindenergiinstallationerna.
kolla in vår animering av den inbyggda lyftkranen i aktion.
prognos
Delgado förutser turbiner på 10, 12 eller fler megawatt går tillbaka till den tvåbladiga designen. Dynamisk belastning kan alltid styras bättre med bra styrning. Enligt Delgado har en tvåbladig design för ett vindkraftverk år 2019 mindre än 3% lägre effektivitet än dess trebladiga motsvarighet med samma diameter. Du får då extra el från längre turbinblad, medan du fortfarande kan dra nytta av lägre Bygg -, material-och underhållskostnader.
ett antal företag har börjat utveckla och bygga stora tvåbladiga vindkraftverk (Schorbach och Dalhoff, 2012; Clover och Snieckus, 2014). Detta förnyade intresse för tvåbladiga vindkraftverk motiveras främst av det ökade fokuset på havsbaserad vindkraft. Kostnad för energireduktion på 10-12% anges och i Clover och Snieckus (2014) nämns en 20% minskning på papper för tvåbladiga vindkraftverk. Den potentiella kostnaden för energireduktion gör att tvåbladiga turbiner är en intressant möjlighet som tillverkar aktivt utforskar.