最近,两个土木工程实验室的液压设备在一种新型风力涡轮机塔架的测试部分进行推拉,模拟了塔架必须承受的沉重扭转负荷。
在爱荷华州立大学的结构工程研究实验室,一个执行器摇动了一个12英尺高,6.5英尺宽的测试部分,每1.25秒就有100,000磅的力量。测试部分的两个面板和两个柱子仅移动了十分之一英寸,但运动是可见的-尤其是连接到65个应变和位移传感器的长导线的摇摆。
这些传感器在数周的疲劳测试中每秒收集50次数据。与此同时,爱荷华州博士后研究员HartantoWibowo正在寻找测试部分的微小裂缝或任何其他磨损迹象,特别是在连接面板和柱子的预应力电缆周围。
明尼苏达大学MAST实验室的一项实验测试了塔的全尺寸横截面上的运行和极端风力涡轮机塔架负载-一个16英尺7英寸高,8英尺直径的组件,包括六个面板和六个柱与预应力电缆捆绑在一起。工程师们收集数据,看看组装好的塔架是否能够承受负载,以及它们是否能够将负载从一个部件转移到另一个部件并作为一个单元使用。
斯里兰卡Sritharan,爱荷华州立大学威尔逊土木工程,建筑与环境工程教授,以及工程学院风能倡议成员,表示塔横截面在抵抗荷载方面没有任何困难,初步数据分析证实了这一观察结果。
疲劳测试正在进行中,在近200,000次加载循环后未检测到损坏。
“说这些测试是成功的,这是公平的,”Sritharan说。“我认为我们在验证使用预制混凝土用于更高风力涡轮机塔架的新概念方面取得了很大进展。”
测试部分不像你在爱荷华州乡村看到的80米钢制风力涡轮机塔。它们是易于运输的预制柱和由高强度或超高性能混凝土制成的板。这些柱子和面板通过电缆连接在一起形成六边形单元,可以垂直堆叠,形成高达140米的塔。
爱荷华州立大学的工程师称这种较高的塔式技术“Hexcrete”并认为它可以彻底改变风能的生产。Sritharan说,较高的Hexcrete塔比今天的钢塔有许多优点:
•预制混凝土件可在现场轻松运输和组装。•该技术涉及风能业务中的预制混凝土公司-一个成熟的美国工业。•混凝土塔可以达到80米以上,为能源公司提供100米及更高速度的更快,更稳定的风。•较高的塔楼允许在能源需求高且有利风力仅在100米以上的国家的地区进行风能收集。•而且,Hexcrete通过降低塔的生产和运输成本,有助于降低风能成本。
目前对Hexcrete塔的研究和开发得到了美国能源部提供的18个月100万美元的赠款,爱荷华州能源中心提供的83,500美元赠款和卡尔加里拉法基北美公司提供的22,500美元实物捐助的支持。,加拿大艾伯塔省。该项目的行业合作伙伴还包括位于新泽西州普林斯顿的西门子公司的企业技术中心;内布拉斯加州贝尔维尤市的CoreslabStructures(OMAHA)公司;和华盛顿州联邦路的BergerABAM。
Sritharan的爱荷华州研究团队还包括工程研究所项目经理兼助理主任JulienneKrennrich,博士后研究员ShibinLin,以及博士生BinCai和RobertPeggar。
“现在我们的目标是在现场建造一座完整的塔楼,”Sritharan说。“我们的目的是确定可以在原型塔上与我们合作的合作伙伴。我们还将努力制定商业化计划。