風電開發商越來越多地采用能抵御強熱帶風暴的風機。最新的例子之一是“抗臺風”浮動風力渦輪機，它為中國的一個海上石油平臺提供電力。

 

據制造商明陽風電稱，這臺 7.25 兆瓦 （MW） 的渦輪機可以在高達 134mph 的風速下持續運轉10 分鐘，它已安裝在距離海南島海岸 136 公里的設施中。

 

此前在2021 年，美國通用電氣公司的大型 Halide-X 渦輪機獲得了能抵御臺風的認證，該容量高達13MW的風機是固定式安裝，而不是浮動的。

 

雖然渦輪葉片等部件非常堅固，但它們并非堅不可摧。大自然的力量，尤其是在海上，是出了名的不可預測，這意味著風力渦輪機需要準備好應對颶風的準備。

 

熱帶氣旋——通常稱為臺風或颶風，是世界某些地區常見的威脅，包括墨西哥灣或東南亞大部分海洋地區。

 

這樣的風暴可以產生超過 100 英里/小時的風速，有記錄以來最強的持續風速為 215 英里/小時，由 2015 年東太平洋颶風帕特利夏造成。

 

從國際空間站看到颶風帕特利夏。 颶風于 2015 年 10 月 23 日登陸墨西哥太平洋沿岸。

 

 

颶風帕特利夏在 2015 年以 215 英里/小時的風速打破了記錄　圖片來源，美國宇航局

 

盡管這些地區面臨嚴峻的氣象挑戰，但預計在未來幾年幾十年內，這些地區的風電發電裝機將進一步增加。

 

現在的風力渦輪機已經可以承受一些強大的大風。杜倫大學的 Simon Hogg 指出，位于英國東北海岸外海上風機通常能夠應對高達 50 英里/小時左右的風速。

 

丹麥技術大學的 Leon Mishnaevsky 表示，現在的風力渦輪機葉片性能通常非常可靠，它們由堅固而輕便的碳纖維復合材料制成，自動化制造工藝有助于確保纖維的均勻分布，這將極大地提高葉片的堅固性。

 

此外，風力渦輪機制造商還會對葉片進行一系列壓力測試，以確保它們符合要求。

 

這些測試包括將大型“激勵器”連接到葉片上，葉片上下彈跳，模擬風對葉片結構的反復應力。杜倫大學的Hogg教授說，巨型葉片有時也會彎曲到斷裂點，這有助于確定它們可以承受的最大載荷。

 

但隨著時間的推移，風電渦輪機的易錯性變得越來越明顯，尤其是大型的風電渦輪機。專業投保可再生能源業務的保險公司 GCube 在最近的一份報告中指出，海上風力保險業務的損失從 2012 年的 100 萬英鎊增加到 2021 年超過 700 萬英鎊。此外，該公司還表示，容量超過 8MW 的機器可能會在安裝后短短兩年內出現組件故障，風險概率是 4-8MW 設備的兩倍之多。

 

導致渦輪葉片出現故障的一些最危險的力量是扭矩或扭轉載荷，一家專門診斷和維修葉片長度 60 米以上風電渦輪葉片的公司的研究人員稱，反復扭轉葉片會導致難以發現的斷裂，他說，“從外面看不到損壞，而且，刀片越長，風險就越大。“，該研究員稱，目前的測試和行業標準不足以證明大型渦輪葉片能夠承受這些壓力。

 

不過，新設計可能會有所改善。日本從事風力渦輪機研究設計的企業Challenergy 一直在研究一種新型渦輪機，該渦輪機具有圍繞中軸旋轉的高大垂直葉片，旨在應對各種臺風天氣。

 

Challenergy 的產品雖然比目前運行的常見的三葉片渦輪機尺寸小得多，功率也小得多，但它能應對非常強的臺風。

 

去年 8 月，當一場名為 Hin Nam No 的強臺風襲擊菲律賓和日本時，它穿過該公司的兩臺渦輪機。其中一臺位于沖繩石垣市的風力機組，記錄到的風速約為每小時 64 英里。據 Challenergy 公司稱，該渦輪機繼續運行，沒有任何問題。

 

 

美國科羅拉多大學設計的柔性葉片渦輪機

 

美國科羅拉多大學一個研究小組從大自然中汲取了靈感，設計了一種替代的抗颶風渦輪機。

 

“我們的靈感來自于棕櫚樹，”科羅拉多大學博爾德分校的 教授Lucy Pao 解釋說。“在大風中，它們有點隨波逐流，隨風彎曲。”

 

她和她的同事設計了一個帶有柔性葉片的雙葉片風力渦輪機原型。此外，轉子朝著下風向而不是迎風，這在傳統配置中很常見，有助于化解強風的影響。

 

”在科羅拉多州陸上測試期間，觀察到葉片尖端旋扭高達 600 毫米，超過半米時它們都沒有折斷，”Lucy Pao教授說。她補充說，冬季該地區的風速可達每小時 100 英里。

 

然而，Lucy Pao教授解釋說，風電行業幾乎都采用逆風三葉片設計，因此很難推銷這種新概念。目前，她在這一領域的研究處于暫停狀態，等待進一步的資金。

 

科羅拉多大學博爾德分校的 Lucy Pao

 

科羅拉多大學博爾德分校的 Lucy Pao 表示，風電行業通常采用三葉片渦輪機。她和其他觀察家一樣擔心，他們質疑傳統風力渦輪機是否真的能很好應對一些最強臺風。

 

“新材料，它們確實更堅固，但不知道它們是否已經過盡可能完整的測試，”她說。

 

在風力特別多變的地方安裝渦輪機面臨棘手經濟學考量，一家在墨西哥灣投資風電項目的公司Gulf Wind Technology 的首席執行官稱，在該地區，一年中大部分時間風速都很低 ，但偶爾會有颶風席卷而來。

 

該人士指出：“如果設計的電力渦輪機葉片足夠堅固足以承受強風，那么將在弱風期承擔大量額外成本。”