一种创新性的涡轮发电机即将在挪威投入测试，这种涡轮机可以将海上风力发电的成本降低一半。这台19米长（62英尺）、功率30千瓦、反向旋转的垂直轴涡轮机是一种设计原型，可以扩展到前所未有的尺寸和功率。

大多数风力涡轮机看起来就像一根棍子装上螺旋桨，但一旦你把这个概念带入深海（世界上绝大多数最好的风力资源都在深海）并将其放大，这种设计就越来越不合理了。所有的重量都在顶部，导致头重脚轻，因此要建造和维护一个不会在风中倾覆的浮动风力发电机既困难又昂贵。

正因为如此，World Wide Wind（WWW）公司的反向旋转VAWT是一个令人眼前一亮的方案。

令人眼前一亮的方案

该公司的浮动式“对转垂直涡轮机”（conventional horizontal-axis wind turbines）方案，却有望通过反向旋转的两组叶片，将输出功率提升一倍以上。

据悉，传统 HAWT 风力涡轮机需要用到诸多重型部件 —— 包括传动系统、变速箱、发电机、以及巨大的叶片 —— 且需要将它们固定在一根长杆的顶部。

正因如此，想要将传统风力发电机安装到海上浮动平台上，其挑战要艰巨得多。有鉴于此，一些工程师和运营商开始放眼所谓的垂直（VAWT）风力涡轮机方案。

如图所示，VAWT 能够将各组叶片向上伸出，并将其余重头部分设置在底部，因而设备倾向于自然直立状态。

而在接受来自各个方向的风能的时候，它又无需转身迎风，因而能够减少 HAWT 方案上的繁重齿轮部件。

风对结构产生的扭力被相反的旋转有效中和。此外，每个转子的锥形降低了叶片尖端的速度，并减少了后面产生的尾流效应，因此在实际的风力发电场中，它们彼此间可以布置得更近，从而在限定的区域产生更多的能量，并减少连接电缆。

进行原型机测试

这种风电机就是挪威World Wide Wind公司最新推出的新型海上垂直轴对转风力发电机，目前已制造了一个19米高、30千瓦的原型机进行测试。

目前的大型风电机都是三叶设计，像一根棍子上支着一个螺旋桨，重型部件包括发电机都在顶部，想保持风电机在深海浮动不翻倒非常困难。

WWW公司的工程师突发脑洞，为什么不把发电机放在底部呢？这样就可以利用沉重的部件来稳定风电机，并且维修非常方便——如果你看过那个两名年轻维修人员在风电机顶部，因起火被活活烧死的视频就知道这有多重要了。

工程师们说干就干，然后又发脑洞，在轴上设计了两个反向旋转、与主轴呈45度角的三叶转子，这样转子和定子的相对旋转速度就可以加倍，从而让发电量也加倍，反过来说，这也就意味着发电成本将降低一半！

这种风电机的设计让发电机位于浮筒下方水下的末端，可以有效地稳定整个结构，只需要一组系泊锚就能部署，简单方便又快捷。

最关键的是，无论风朝哪个方向吹，浮动的风电机都会被动地倾斜到最佳角度，这样就有更多的时间来发电。而且风施加在结构上的扭矩会被相反的旋转抵消，降低了风电机损坏的几率。

发电倍增成本却减半

然后就是两个转子扫掠区域都是锥形的，和传统风电机相比，可以降低叶尖的线速度，减小湍流效应的影响，从而可以把多个风电机部署得更密集，增加风电场的单位面积发电量，并减少电缆等材料的使用量。

看起来这种风电机像是在对传统风电机进行降维打击啊，那么它的发电效率究竟怎么样呢？WWW公司认为，依托他们的现有技术和材料，已经可以把这种风电机做到400米高，每个风电机的发电功率将高达40兆瓦，这几乎是目前世界上最大风电机的两倍，并将海上风电的平准化成本降低到50美元/兆瓦时以下，这还不到预计的2027年传统风电机的一半。

目前该公司正在对19米高的原型机进行测试，并将建造一个1.5兆瓦的试点机，在2025年初开始测试，在2030年前推出商用的24兆瓦涡轮机——这已经超过了现今世界最大的风电机。

文章来源： ​徐德文科学频道，cnBeta，看航空