《经济学人》给出风电新思路：不要更远，只需更高

添加时间：2014-10-09 11:55:06 来源：澎湃新闻网

           前言：
        要将风能转化为电能，并传输到远方，通常需要经过复杂曲折的路径，付出极高的成本。以美国为例，加州要完成可再生能源配额，就需要大量从外州采购风电，甚至得通过输电线路将1500公里外的怀俄明州的风电运送过来。但数以亿计能源将被浪费在传输过程中。
         如何提高风能的利用效率，同时又能节约成本？美国人的奇思妙想是：让风变得更大，就近发电。具体来说，是升高风机的高度，从80米提高到140米。远离地表，风资源一下子就丰富了。 
         正文：
        据10月1日出版的《经济学人》报道，由于美国地形特殊，就算是最强的风，也只能吹到美国中西部的大部分地区，完全到不了众多的人口和工业中心区，比如加州，比如美国东北部。因此，若加州准备履行其可再生能源配额标准，到2020年可再生能源发电量需占总量的三分之一，那么加州需要尽可能地利用风能，即便造价昂贵，输送距离遥远。
         现在看来，节约成本这事有很大的转机。经济学人称，美国国家再生能源实验室公布了一项报告，报告估算，风轮机目前平均高80米，只需将高度提高到140米，就可以在61.5万千平方公里的面积上更有效率的传输电能，并且能增加18亿千瓦的发电能力。这比整个美国现有电力总装机容量还要高。
           但是增加60米的垂直高度，要比从怀俄明州经过1500公里输电困难得多。更高的发电塔以及随之而来更高容量的风轮机肯定需要更坚固的基座。这就是困难所在：这样坚固的基座不适合运输。美国的桥梁和很多著名的高速路是不能承受直径超过4.3米的圆柱体的。
           另一方面，从工程上考虑，要建造140米高的焊接钢塔需要7米的基座宽度，其表面厚度为2.5厘米。要将基座的厚度限制在4.3米，那么其表面的宽度就要增加到8厘米。这样每个厂制的钢塔就要多用200吨钢材，这不仅使其变重，而且价格高得难以承受。一些公司正考虑其他的方法，比如用钢筋混泥土来代替高塔底和宽。其他公司则打算用后围板和数以万计的角钢螺丝来组装。但没有一个方法是既简单又便宜的。
         据《经济学人》报道，一家马萨诸塞州的公司提出了提出了经济方案：在风电场现场焊接造塔。这家公司的创始人埃里克史密斯提出了改进螺旋焊接技术，此前这项技术多用于偏远地区的油管生产。这个过程包括将平钢板加入到机器中，同时碾压和焊接钢板，使其成为筒状。史密斯的创新在于引入了一种逐渐变尖的技术，创造一种加长型的圆锥体，这种缓变切面对于风机塔来说是最理想的。
         此方法将直接使用来自钢材厂的钢铁，将其切割成梯形的薄板，从而提高钢铁利用率。同时，易叠起堆放的薄钢板可以在高速路上和桥上运输。史密斯估计，在现场造塔的过程中，与传统的造塔厂相比，每吨钢材耗费的人力是传统方法的十分之一，成本是传统方法的一半。
          9月中旬，美国能源部拨给该公司100万美金，帮助维斯塔完成风机塔的设计，并将其钢材厂加入到风场的建造过程中。维斯塔是世界最大的风机设备供应商。如果该设计被广泛使用，史密斯估计，能为风能发电节省10%的成本。这也避免了电能的跨区域传输，这样一来，增加类似加州这些地方的可再生能源发电容量将变得容易许多。