美国将建世界最大风力发电机

美国风能产业飞速发展。过去9年，该国可再生能源的总量增长了3倍多，其中风能和太阳能占多数。现在，他们计划利用更多的风能，而降低其成本的最佳方式之一是建造更大的风力发电机。这正是由弗吉尼亚大学研究人员带领的包括6个机构在内的联合团队正在设计全世界最大的风力发电机的原因，该风力发电机机高500米，比美国帝国大厦还高约57米。

风机的发电量取决于规模和高度，其电力一般在1到5兆瓦之间，位于较高电量一端时，它们足以为1100户人家提供电量。随着发电规模的变化，现在的风机高度通常在70米，其叶片长约50米，比15至20年前大多了。“使用更大规模的风力发电机的原因与经济有很大关系”，纽约州立大学布法罗分校机械与航空航天工程学院助理教授John Hall解释说，原因之一是大型叶片的发电量更大、在较高海拔时更加稳定，因此成本效益更佳。为此，该巨型风力发电机项目负责人、能源部高级研究计划局的Eric Loth说，用更高的风力发电机能够“捕集更多能量”。

风能专家表示“越大越好”还有另外一个原因：更长的叶片还能更有效地捕捉风能，而更高的塔楼则能拥有更长的叶片。风力发电机的电量与其“扫略面积”——风机叶片旋转所覆盖的区域——直接相关，马萨诸塞大学罗威尔分校风能中心主任、机械工程师Christopher Niezrecki解释说。这一关系并非线性的，如果叶片长度加倍，Niezrecki解释说，一个风力发电系统将能产生4倍的能量。他指出，更大风力发电机的“切入”速度——它们能够开始产生能量时的风速——也较低一些。

Loth团队计划设计一个拥有200米长度叶片的50兆瓦风电发电系统，如果能够成功，该风力发电机的能量将会比现有设备强10倍。不过科学家并不打算仅扩大传统设计的规模，他们想改变的是风力发电机的结构。风力发电机通常有三个叶片，但是为了减轻风机重量并降低成本，这个超大风力发电机将叶片数量缩减到两个。Loth说，减少叶片的数量通常会让一个风力发电机降低效率，但他所在团队正在利用一个先进的风机气动设计，该设计可以在很大程度上弥补相应的损失。

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