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風力發電大辭典

【風的捕捉者】風機葉片小檔案

離岸風機的運作始於風力的捕獲,當風吹過風機的葉片時,風的動能轉移到葉片上,葉片的設計和長度會進一步影響能夠捕捉風的能量,那麼如何在增加風機葉片尺寸的同時保持其強度和重量不對風機運作產生負面影響?關鍵是葉片的材質,那麼一個合格的葉片需要具備那些條件?

◆ 卓越的強度
葉片的材質必須具有卓越的強度,以承受風力和機械負載所帶來的應力張量,確保葉片不會變形或損壞,即使在極端風速下也能安全運行。

(應力張量/stress tenso):指連續介質內部之間與外部作用力,而且是在近距離接觸的作用力,進行交互作用的強度)
◆ 輕量化
葉片的設計和材質必須保持輕量化,以減少整個風機結構的負載。

◆ 優越的耐久性
葉片需要能夠長期運行,因此其材質必須具有優越的耐久性,以應對長期曝露在海洋環境中的挑戰,包括風、潮汐和鹽水腐蝕等。

◆ 空氣動力性能
葉片的設計需要優化,以確保在不同風速下能夠有效地捕捉風能,這包括葉片的翼型截面和曲線設計。


結論,一個合格的風機葉片需要兼具強度、輕量化、耐久性、良好的空氣動力性能,這些特性確保了風機葉片能夠在大型化的同時保持其運作效率。


【小科普】
1. 複合材料是一種多相材料,由兩種或兩種以上的材料,如金屬、陶瓷、高分子等,經過複合工藝製備而成,這些不同的材料在性能上互相取長補短,產生協同效應,使複合材料的整體性能優於原本組成材。
2. 葉片若依結構區分,有工字型結構(Beam Spar)或箱型結構(Box Spar),在材料厚度一樣的前提下,箱型結構較能平均承受風壓,近年來系統商Siemens與Vestas的風力機葉片均以工字型結構為主。


來源:WindTaiwan、台灣再生能源推動聯盟 TRENA、維基百科
圖片來源:台灣再生能源推動聯盟 TRENA、科技新報
 

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