苏格兰制造：超轻型风力涡轮机叶片有望提供更环保的能源

一项源自航海业的“改变游戏规则”的技术已被用于开发一种轻型海上风力涡轮机叶片，其产生的能量比传统设计多出近 10%。英国在海上风电领域处于世界领先地位，其装机容量超过任何其他国家。海上风电每年已经为 450 万户家庭供电，到 2030 年将为英国 30% 以上的电力提供电力。但行业一直在寻找创新、降低成本和提高效率的方法。ACT Blade 的创新风力涡轮机叶片设计正在接受 ORE Catapult 的测试一项由位于爱丁堡的 ACT Blade 开发的新技术涉及用包裹在帆状织物外壳中的较轻的复合材料取代传统上用于风力涡轮机叶片的较重的玻璃纤维设计，这使得叶片比相比轻了三分之一采用典型的玻璃纤维设计，可以加长 10%，从而产生高达同一风力涡轮机产生的能量增加 9%。其降低的制造成本使该技术成为海上风电行业的潜在颠覆者，有助于使海上风电——已经是英国最便宜的大规模能源生产方式之一——变得更便宜ACT Blade 的首席执行官 Sabrina Malpede 博士解释说：“ACT Blade 不仅是最轻的，而且是模块化程度最高的刀片。这意味着我们使用可以并行制造的组件，使用更小且因此更便宜的工具，将成本降低 60%。与传统叶片相比，制造过程成本更低。”

首席执行官 Sabrina Malpede 在爱丁堡风电场前 – © Wattie Cheung

海上能源的游戏规则改变者

第一个在 Innovate 下生产的原型英国资助的项目是与北方研究合作伙伴联盟合作制造和测试的，这些合作伙伴包括：谢菲尔德大学先进制造研究中心 (AMRC)、轻型制造中心 (LMC)、斯特拉斯克莱德大学先进成型研究中心的姊妹中心苏格兰国家制造研究所 (NMIS) 和海上可再生能源 (ORE) Catapult 轻量化中心 (AFRC) 是指使产品或零件更轻以降低成本、能源支出和碳排放的过程。从航空航天和汽车到国防和可再生能源等多个领域都对这些原则感兴趣。AMRC 进行了有限元分析 (FEA) 工作以验证新的叶片设计。这使得其复合材料中心技术负责人 John Halfpenny 及其团队能够在生成 CAD 数据以优化结构之前找出设计中的潜在问题，包括张力和薄弱点区域al design of the prototype.They also designed patterns,molds and associated fixtures to manufacturing the first blade.ACT Blade leaving the Lightweight Manufacturing Center (LMC) 涡轮机叶片越来越长以产生更多能量，但生产变得越来越重和昂贵，安装和维护。 John 解释说：“ACT Blade 更轻、成本更低、效率更高并且更容易回收。“这对于海上可再生能源来说是一个真正的游戏规则改变者，可以获得相当大的好处——不仅是新的风电场开发商，而且对于现有的风电场运营商——在制造过程中提高性能、降低成本和减少碳排放。“这是一个很好的例子，说明如何将一个部门的技术应用于另一个行业，从而创造出真正具有开创性的东西。”

商业化一个尤里卡时刻

ACT Blade 成立于 2015 年，开发了其新颖的刀片概念以应对创新挑战enge 由 ORE Catapult 发起，要求公司提高风力涡轮机叶片的性能，并使工业能够“在更深的水域中产生更清洁、更环保的动力”。Malpede 博士因设计超快帆帆而闻名，她回应了挑战改变游戏规则的想法：采用轻便耐用的游艇帆结构，并采用该技术来提高海上风力涡轮机叶片的性能。13 米长的原型于 2020 年 2 月完成，并在不久后开始测试，并在海上可再生能源 (ORE) Catapult 国家可再生能源中心于 4 月在 Blyth 进行测试。结果表明叶片能够承受极端载荷以及各种方向和扭曲，超出了在役涡轮机的预期水平。研究总监 Stephen Wyatt 博士ORE Catapult 和颠覆性创新部门表示：“自从 Sabrina 首次回答我们的一项创新挑战以来，我们已经取得了长足的进步2015 年，我很高兴看到未来的旅程。”叶片现在正在进行进一步测试，在接下来的几个月中，ACT Blade 预计将与能源技术中心合作，准备在工作中的风力涡轮机上安装三个叶片苏格兰迈尔斯山风电场。*标题图片由来自 Pixabay 的 David Will 提供，所有图片均由 ACT Blade 提供