Инженеры UT Dallas пионерят лопасти ветряков глубоководного типа

Доктор Тодд Гриффит, ассоциированный профессор механической инженерии, демонстрирует свой дизайн лопасти для плавающего морского ветряка. Гриффит ведёт команду исследователей UT Dallas и коллабораторов для построения прототипа турбины. Источник | Университет Техаса в Далласе

Университет Техаса в Далласе (UT Dallas) ассоциированный профессор механической инженерии д-р Тодд Гриффит и его команда получили грант в $3,3 млн от Министерства энергетики США для разработки прототипа их дизайна плавающего морского ветряка для преобразования глубоководных ветров в электричество.

Новый грант является частью $26 млн награды Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E), финансирующей 13 проектов для ускорения технологий плавающих морских ветряков через программу Aerodynamic Turbines, Lighter and Afloat, with Nautical Technologies and Integrated Servo-Control (ATLANTIS).

Министерство энергетики оценивает, что государственные и федеральные воды вдоль побережья США и Великих озер могут генерировать в два раза больше энергии, чем все электростанции нации вместе взятые. Один из крупнейших барьеров для сбора этой энергии — высокая стоимость развёртывания ветряков в более глубокой воде, где требуются плавучие платформы. Проект Гриффита направлен на снижение стоимости и преодоление вызовов с установкой и подключением к существующим энергетическим сетям с подводными кабелями.

Дизайн вертикально-осевого ветряка Гриффита, в отличие от традиционных трёхлопастных горизонтально-осевых ветряков, предусматривает вертикальные лопасти, стоящие вертикально на платформе, которая частично находится над поверхностью океана и частично ниже. Платформа прикреплена к дну моря кабелями, а не заякорена прямо к дну моря, на глубинах не менее 200 футов.

По дизайну, лопасти турбины будут подниматься между 600 и 700 футов над поверхностью океана, но могут достигать до 900 футов.

Гриффит начал исследовать дизайны вертикально-осевых ветряков в 2009 году, когда был главным членом технического персонала и морским техническим лидером в Sandia National Laboratories (Албукерке, Нью-Мексико, США) в отделе ветроэнергетических технологий. Он присоединился к UT Dallas в 2017 году.

Под новым грантом команда UT Dallas будет включать докторантов, постдоков и д-ра Марио Ротеа, председателя Эрика Джонссона и руководителя механической инженерии, который возглавит направление систем управления проекта. Через процесс, называемый control co-design, Ротеа сказал, что будет работать над разработкой подсистем, необходимых для извлечения максимальной мощности с минимальным усилием турбины, включая управление силами на лопастях и скоростью турбины в меняющихся погодных условиях.

Исследование критично для расширения использования ветроэнергии в США, особенно в прибрежных районах, по словам Ротеа. Единственный коммерческий морской ветряк нации, запущенный в 2016 году, — это Block Island Wind Farm примерно в 4 милях от побережья Блок-Айленд, штат Род-Айленд.

Исследователи UT Dallas работают с Университетом Иллинойса в Урбане-Шампейне и корпоративными партнёрами Aquanis Inc., VL Offshore и XFlow Energy.

«Для меня это возможность сделать великое исследование с великой междисциплинарной инженерной командой», — говорит Гриффит. «Мы объединяем структурный дизайн, аэродинамику, системы управления, плавучие системы, экономику и процедуры установки. Это настоящая системно-уровневая инженерная проблема. Я просто взволнован возможностью вести эту невероятную группу, чтобы собрать всю эту технологию вместе для реализации визии программы ATLANTIS».