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高楼安上了大型风力发电机

媒体:博客  作者:内详
专业号:黄河人家
2009/6/21 22:14:01

   在巴林王国麦纳麦市中心的中央商务区,俯瞰着阿拉伯湾的,是2座传统阿拉伯“风塔”形状的塔楼,这就是2008年4月完工的巴林世贸中心。塔楼像一对风帆,优雅地迎接着从海面持续不断吹来的海风,超越时空,自成风范。更令人瞩目的,是在50层、高240米的办公塔楼之间安装了3台水平轴发电风车,使世贸中心成为世界上首先为自身持续提供可再生能源的摩天大楼。这3台发电风车每年约能提供1200兆瓦时(120万度)的电力,大约相当于300个家庭的用电量。

  当地的海风其实并不十分强劲,设计塔楼的英国阿特金斯公司巧妙地借助空气动力学原理加以弥补。大楼的椭圆形截面使它们中间区域的空间陡然变窄,构造成一个负压区域,将塔间的风速提高了约30%;而塔楼设计成风帆般的外形,起到导风板的作用,引导向陆地吹来的风通过两塔之间。这样的处理还使原本斜向的来风改变方向,沿着塔间的中线吹拂。风洞测试表明,从左右不大于45度吹来的风都会调整到几乎垂直于发电风车的走向。这不但提升了涡轮机的潜在发电能力,还将斜向风对风翼的压力控制在可接受极限内,尽量减少风翼的疲劳。而在实际的运行规范中,更规定当风向和中线夹角达到或超过30度时,会采取措施进入“停顿”模式。

  在垂直方向上,塔的造型也有空气动力学的考虑,随着塔楼向上逐渐变小,其导风板的作用也逐渐减少;而海面吹来的风却是随高度的增加而逐渐增加,两者的综合效果使3个涡轮机上受风的风速大致相等,尽量做到能量的平均分布,避免高处的涡轮机过早受损。实际效果上,如果把中间涡轮机的发电能力视为100%的话,上方和下方涡轮机的发电能力分别是109%和93%,做到了大致相等。

  发电风车满负荷时的转子速度为每分钟38转,通过安置在引擎舱的一系列变速箱,让发电机以每分钟1500转的转速运行发电。设计的最佳发电状态在风速15-20米/秒时,约为225千瓦。风机转子的直径为29米,是用50层玻璃纤维制成的。在风力强劲,或需要转入停顿状态时,翼片的顶端会向外推出,增加了转子的总力矩,达到减速目的。风机能承受的最大风速是每秒80米,能经受4级飓风(风速每秒69米以上)。

  那么,巴林世贸中心是不是称得上“以可持续能源供电”呢?抱歉,还差得很远。这3台风力发电机发出的电力只相当于世贸中心所需能量的11-15%。不过,它终究减少了每年55吨的碳排放(以英国电业的标准折算),而风力发电机在160米高空放置到两栋塔楼之间,也是有史以来的第一次。

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