在過(guò)去的九年里，美國(guó)可再生能源發(fā)電量增長(zhǎng)了2倍多，風(fēng)能和太陽(yáng)能為主要新能源驅(qū)動(dòng)。企業(yè)如果想更大程度的降低風(fēng)力發(fā)電成本，那么最好的辦法就是建造更大的渦輪機(jī)。目前市場(chǎng)上見到的渦輪機(jī)大多數(shù)都是標(biāo)準(zhǔn)的70米風(fēng)電塔，葉片長(zhǎng)度約50米的樣子。為了追求更低的清潔能源發(fā)電成本，弗吉尼亞大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的6個(gè)機(jī)構(gòu)組成的聯(lián)盟正在設(shè)計(jì)全球最大的風(fēng)力渦輪機(jī)，高度為500米，比帝國(guó)大廈還高50多米。
從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度來(lái)講，塔的高度越大，使用的渦輪機(jī)葉片就大，葉片越大能夠捕捉到的風(fēng)就更穩(wěn)定有效。實(shí)踐證明，渦輪機(jī)的發(fā)電能力與它的清掃區(qū)(葉片旋轉(zhuǎn)所覆蓋的圓形區(qū)域)有關(guān)，如果渦輪機(jī)葉片長(zhǎng)度增加1倍，系統(tǒng)就能夠產(chǎn)生4倍的能量。
該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃設(shè)計(jì)一個(gè)50兆瓦的系統(tǒng)，該系統(tǒng)將擁有500米的風(fēng)力發(fā)電塔，和兩個(gè)長(zhǎng)達(dá)200米的葉片(常規(guī)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片為3個(gè))，該團(tuán)隊(duì)想通過(guò)從根本上改變渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)來(lái)降低結(jié)構(gòu)重量和建造成本，如果該項(xiàng)目研究成功單塔發(fā)電能力將超過(guò)現(xiàn)有設(shè)備的10倍。理論上，減少葉片的數(shù)量會(huì)降低渦輪機(jī)的發(fā)電效率，該團(tuán)隊(duì)使用了一種先進(jìn)的空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)，通過(guò)該新型設(shè)計(jì)來(lái)彌補(bǔ)這些能量的損失。
該團(tuán)隊(duì)表示，這種大型渦輪機(jī)至少要安裝在離岸80公里的地方，這些地區(qū)首先風(fēng)力大，其次噪音污染小，不會(huì)影響到陸地上居民的生活?？紤]到海上颶風(fēng)的因素，該團(tuán)隊(duì)對(duì)渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)制定了一個(gè)新的設(shè)計(jì)方案。自然界有有種植物叫：棕櫚樹。這種植物非常高，但結(jié)構(gòu)很輕，如果風(fēng)吹得很猛，樹干就會(huì)彎曲。該團(tuán)隊(duì)將按照這種思路，設(shè)計(jì)一種新型概念風(fēng)力渦輪機(jī)，以使其具備更大的靈活性。
該團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)中，將兩個(gè)葉片設(shè)計(jì)與渦輪塔的下風(fēng)處，有點(diǎn)像棕櫚樹，葉片會(huì)隨著風(fēng)向的改變而改變形狀，當(dāng)葉片以順風(fēng)的角度向后彎曲時(shí)，葉片會(huì)適應(yīng)高速，并開始折疊，所以它們的動(dòng)力力就會(huì)減弱，因此不需要使用更重或更強(qiáng)的材料來(lái)建造，這樣可以使用更少的材料。這種設(shè)計(jì)減少了強(qiáng)風(fēng)將旋轉(zhuǎn)的葉片彎曲到塔上的可能性，同時(shí)也避免了整個(gè)結(jié)構(gòu)破壞掉的可能性。
