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超高風力機塔架的優點和缺點

出處 GreenTechMedia 作者 林冠廷摘譯 年份 2019/12/02
報告類型 新聞報導 分類 新及再生能源 資料時間 2019年12月
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        隨著風力機大型化趨勢,安裝之塔架也隨之升高,以追求更穩定、更強勁的風。根據美國風能協會(AWEA)的數據,從2000年到2018年,美國安裝的公用事業級風力機平均高度從58米躍升至88米。
        美國國家再生能源實驗室(NREL)最新發布的一份有關美國陸域風力機塔高的報告顯示,該數據證實了此行業對更高塔架的追求。但它指出,製造商必須找到建造140米以上超高層塔架之方法。
        研究人員發現,在美國大部分地區,80米的塔架升高至110米,其每秒的平均風速將從0.5米增加到1.0米,而從80米的塔架提升至160米時,則以每秒1.0米至1.5米的速度增長。
        更高的高度意味著裝置容量的提升。研究人員發現110米和140米的塔架在風資源更多的地區更為有效,裝置容量4.5 MW的風機在140米的高度比3 MW的風機性能更好。AWEA高級分析師Celeste Wanner在接受採訪時告訴Greentech Media:「80米的高度仍然是美國市場上最受歡迎的塔架尺寸,尤其是在有風的內陸州等傳統開發地區,但是全國各地越來越多的風機使用90米以上的塔架」。
        迄今為止,高度超過110米的真正巨型陸上風力機在美國尚屬罕見。截至2019年上半年,AWEA僅統計了19台以這種高度運行的風機。MidAmerican Energy在愛荷華州亞當斯縣的154 MW風電場包含一台2.3 MW的風機,高度為115米。該裝置是西門子在北美的第一個混凝土塔架。但是目前的美國記錄保持者是西德克薩斯農工大學於2018年安裝的原型金風3 MW風機,高度為130米。
        儘管風能行業同意更高風力機的優勢,但對於超高層塔架的首選塔架設計尚未達成共識。AWEA的Wanner說:「當他們談論本報告中提到的110米以上的塔架,尤其是140米以上時,肯定是未來的技術藍圖。」她補充說:「當進入更高的高度時,不能再使用典型鋼製塔架。」
        研究人員寫道:「為實現更高的風機塔架,一系列潛在的概念仍在發展中。」包括軋製管狀鋼(當今最常見)、混凝土、格子鋼或結合了這些混合設計方式。目前,還沒有一個概念能夠獨佔市場。正如NREL研究小組所說:「儘管每個已知概念都有明顯的優點和缺點,但超高層風機塔架的未來設計仍有待確定。」解決方案之一是混凝土增材製造,也稱為3D混凝土列印技術。在歐洲,混凝土塔架開發商通常將預製塔架運至現場進行組裝,未來將可能會在現場製造混凝土塔架。