探索研究巨型風力發電機葉片

Blade Dynamics公司成立已有6年，它的所有人之一便是致力于風力發電機設計，為風電場供應電子設備的美國超導公司（American Superconductor）。Blade Dynamics最近表示已經開發出了一種技術，可以制造出全球最大的風機葉片。這種技術已經成功生產出了49米長的葉片。現在，能源技術研究所（EnergyTechnologles lnstitute）已經資助BladeDynamics公司近2500萬美元，用于開發100米長的葉片。能源技術研究所是英國政府以及一些工業巨頭，例如英國石油公司（BP），殼牌（Shell）以及卡特彼勒公司的合作伙伴。他們還能制造250米高的風機，這個高度將會超過169米的華盛頓紀念碑。目前最大的風機葉片只有75米長。

這些工作并不僅僅是為了攀比記錄，吸引眼球。找到一種廉價的辦法來生產巨形葉片是讓海上風機能夠匹敵化石燃料的最大挑戰之一。風電巨頭，例如通用公司（GE）和維斯塔斯（Vestas）都試圖找到解決這個問題的辦法。

海風是一種最佳的風力資源，因為其風力相比陸地更穩定，更快，擾動更少。風力發電機僅僅占建設海上風電場大約三分之一的成本，安裝成本則是主要開支，因為安裝需要專門的巨型船只，并且安裝時機也會因為惡劣的天氣條件而拖延。使用巨型風力發電機可以減少風機數量，降低安裝和維護成本。

制造巨型風機的一個問題是葉片的巨額成本。當風力發電機越來越大，葉片承受的風載以及承受風載時的葉片重量成指數增長。傳統的葉片生產辦法包括葉片成型，也需要和葉片一樣長。成型設備和其他制造成型的設備變得異常巨大，而且又是特殊定制的，所以只有極少數的供應商能夠供貨，這樣就提高了生產設備的成本。同時，當葉片變得越來越大時，保證葉片準確成型也越來越困難。

一些主要的風電生產商則堅持走增大葉片成型的路子，不過他們采用了碳加強型的玻璃纖維和創新的葉片設計，這將抵消一部分增加的生產成本。同時，他們也希望能通過減少安裝和其他成本來降低總造價。例如，西門子（Siemens）正在使用大型成型技術生產75米長的葉片，維斯塔斯也在為風機研發80米長的葉片，明年將會上市。

與維斯塔斯使用碳加強型玻璃纖維葉片不同，Blade Dynamics公司生產的是完全不使用玻璃纖維的葉片。Blade Dynamics公司已經開發出一些專利技術，可以制造出12到20米的碳纖維葉片片段，之后把這些葉片無縫粘連起來，這樣就不需要大型成型設備了。早先的一些對于葉片模塊化的嘗試使用螺栓將葉片一段段連接起來，但是這么做會在連接處產生壓力點，這個問題使葉片很容易被損壞。

碳纖維要比玻璃纖維昂貴，所以對一定長度的葉片來說，碳纖維的價格更高。但是Blade Dynamics公司的高級技術經理大衛克里普斯（David Cripps）稱，使用碳纖維可以從幾個方面降低風力發電機的總成本。他說，通過分段生產葉片的方法，可以制造出更精確的空氣動力學結構，從而提高風機性能。此外，碳纖維比玻璃纖維要輕很多，這樣就可能在現有的風機設計上應用更長的葉片。例如，公司研制的49米葉片的重量比傳統標配的45米葉片還輕。更長的葉片能從風中捕獲更多的能量，從而在低風速時發出更多電能，增加利潤。

更輕的葉片讓新型風機設計變成了可能。這些新設計帶有更輕、更便宜的部件，例如主軸、塔筒和基建。克里普斯說：“相比24噸重的電機轉子，葉片更輕后，你也許只要使用15噸重的轉子就可以了。對于超長的懸臂塔筒來說，這些重量上的減少至關重要。”

這些技術只是美國超導公司（AmericanSuperconductor）10兆瓦風機戰略設計的一部分（海上風機通常是3.6兆瓦，或是更為少見的6兆瓦）。該公司現在正在利用超導材料減少風力發電機的重量。根據公司的說法，正處于研發階段的10兆瓦風機和5兆瓦風機的重量相仿，這樣就能極大地降低安裝成本。

電池過熱導致波音停飛 凱文·布利斯（

涉及波音787夢想飛機的兩起重大安全事故迫使兩家日本航空公司停飛了這種飛機的航班。這些問題可能與特別容易過熱而導致起火的電池化學成分有關。

最近兩例起火事故都可能與波音的鋰離子電池的化學成分有關，這種化學成分的電池要比其他鋰電池更容易過熱和起火。

目前還不清楚787飛機出現的問題是否源于這些電池。其他的鋰離子電池火災一般牽涉到電子控制裝置的缺陷。根據報告，昨天飛機在日本迫降后調查人員發現787的電池有液體泄漏。電池也變色了，但還不清楚它是否曾起火。

鋰離子電池已被發現會導致手機、筆記本電腦和電動汽車起火。但這類問題極為罕見，而且通常是電池受到損傷的結果——例如穿孔或過度充電，或者是導致電池存在缺陷的制造過程的問題。

據為波音787提供電池的日本電池制造商GS Yuasa稱這種飛機是首個采用鋰離子電池的商用飛機。公司的電池應用廣泛，它也為國際空間站和電力軌道車提供電池。

眾多鋰離子電池的化學成分和安全性能各不相同。根據GS Yuasa的網站，用于波音787的電池采用了鈷酸鋰電極，這種電極因高能量容量而著稱，但其他的電池化學成分，例如磷酸鐵鋰，抵抗過熱的能力更強。因為安全方面的考慮，許多電動汽車制造商都改為選用其他的化學成分，犧牲了部分儲能能力。

因為使用的電解質是易燃的，沒有鋰離子電池是絕對安全。一些公司正在開發一種不使用電解質的電池。因此，電池制造商會加裝不同的安全裝置，包括設計用來防止過度充電的電子裝置。它們經常也包括傳感器和冷卻系統。

據GS Yuasa稱，它為787提供的電池“具有可保證多層次安全特征的電池管理電子設備。”電池的一份規格表警告，“對電池的不當的處理和應用可能降低電池壽命和性能，導致電解質泄漏，電池溫度過高，甚至有墾煙和起火的可能。”

波音拒絕就其電池化學成分的選擇進行評論。一位發言人說公司正在與航空公司和監管機構合作以解決問題。