Forscher der University of Texas entwickeln Rotorblätter für Tiefsee-Windturbinen

Dr. Todd Griffith, außerordentlicher Professor für Maschinenbau, demonstriert sein Rotorblattdesign für eine schwimmende Offshore-Windkraftanlage. Griffith leitet ein Team von Forschern und Mitarbeitern der UT Dallas, um einen Prototyp für die Turbine zu bauen. Quelle | Universität von Texas in Dallas

University of Texas at Dallas (UT Dallas), außerordentlicher Professor für Maschinenbau Dr. Todd Griffith und sein Team haben vom US-Energieministerium einen Zuschuss in Höhe von 3,3 Millionen US-Dollar erhalten, um einen Prototyp ihrer schwimmenden Offshore-Windturbinenkonstruktion zur Umwandlung von Tiefseewinden zu entwickeln in Strom.

Der neue Zuschuss ist Teil eines mit 26 Millionen US-Dollar dotierten Advanced Research Projects Agency-Energy (APRA-E) Award, der 13 Projekte zur Beschleunigung schwimmender Offshore-Windturbinentechnologien durch die aerodynamischen Turbinen, leichter und flott, mit nautischen Technologien und integrierter Servosteuerung (ATLANTIS .) finanziert ) Programm.

Das Energieministerium schätzt, dass staatliche und bundesstaatliche Gewässer entlang der US-Küsten und der Großen Seen die doppelte Energiemenge erzeugen könnten, die von allen elektrischen Kraftwerken des Landes zusammengenommen erzeugt wird. Eines der größten Hindernisse für die Gewinnung dieser Energie waren die hohen Kosten für den Einsatz von Windturbinen in tieferen Gewässern, wo schwimmende Plattformen erforderlich sind. Das Projekt von Griffith zielt darauf ab, die Kosten zu senken und Herausforderungen bei der Installation und dem Anschluss an bestehende Energienetze mit Unterwasserkabeln zu überwinden.

Das Design von Griffiths Vertikalachsen-Windturbinen erfordert im Gegensatz zu herkömmlichen Drei-Blatt-Horizontalachsen-Windturbinen vertikale Rotorblätter, die aufrecht auf einer Plattform stehen, die teilweise über der Meeresoberfläche und teilweise darunter sitzt. Die Plattform ist mit Kabeln am Meeresboden befestigt und nicht direkt am Meeresboden verankert, bei einer Meerestiefe von mindestens 60 Metern.

Nach dem Design würden die Turbinenschaufeln zwischen 600 Fuß und 700 Fuß über die Meeresoberfläche steigen, könnten aber bis zu 900 Fuß erreichen.

Griffith begann 2009 mit der Untersuchung von Windturbinendesigns mit vertikaler Achse, als er leitender Mitarbeiter des technischen Personals und technischer Offshore-Leiter der Windenergietechnologieabteilung der Sandia National Laboratories (Albuquerque, N.M., USA) war. Er kam 2017 zur UT Dallas.

Im Rahmen des neuen Stipendiums wird das Team der UT Dallas aus Doktoranden, Postdoktoranden und Dr. Mario Rotea, dem Erik Jonsson-Lehrstuhl und Leiter des Maschinenbaus, bestehen, der die Leitsysteme des Projekts leiten wird. Durch einen Prozess namens Control Co-Design, sagte Rotea, wird er an der Entwicklung der Subsysteme arbeiten, die erforderlich sind, um die meiste Leistung mit der geringsten Kraftanstrengung der Turbine zu extrahieren, einschließlich der Steuerung der Kräfte auf die Blätter und der Geschwindigkeit der Turbine bei sich ändernden Wetterbedingungen.

Die Forschung ist laut Rotea von entscheidender Bedeutung für den Ausbau der Windenergienutzung in den Vereinigten Staaten, insbesondere in Küstengebieten. Das einzige kommerzielle Offshore-Windprojekt des Landes, das 2016 ans Netz ging, ist der Windpark Block Island, etwa 4 Meilen vor der Küste von Block Island, Rhode Island.

Forscher der UT Dallas arbeiten mit der University of Illinois in Urbana-Champaign und den Unternehmenspartnern Aquanis Inc., VL Offshore und XFlow Energy zusammen.

„Für mich ist dies eine Gelegenheit, mit einem großartigen multidisziplinären Ingenieurteam großartige Forschung zu betreiben“, sagt Griffith. „Wir bringen Strukturdesign, Aerodynamik, Kontrollsysteme, schwimmende Systeme, Wirtschaftlichkeit und Installationsverfahren zusammen. Es ist ein echtes Engineering-Problem auf Systemebene. Ich freue mich einfach, diese unglaubliche Gruppe anführen zu können, um all diese Technologien zusammenzubringen, um die Vision des ATLANTIS-Programms zu verwirklichen.“