電動風力渦輪機行業在上世紀70年代石油價格飆升后得到了極大的發展,但舊的渦輪機存在許多問題,例如有些因為遇到風暴已經損壞、有些在良好天氣下依然運轉失靈、有的則由于昆蟲在葉片上積累而導致轉速下降。
近年來,風力渦輪機技術取得了長足的進步,同時運營商也從實踐中積累了寶貴的經驗。如今新一代渦輪機的規格更大、效率更高,如丹麥維斯塔斯公司生產的渦輪機發電量比15年前的產品高出300倍。
現在,制造商們將精力集中在制造更高更大的風力發電渦輪機上,以便使葉片可以觸及高空更穩定、更快速的氣流,進一步拓展覆蓋的區域。目前歐洲最大的陸地風力發電機高135米,由德國公司Enercon制造,其三個葉片可覆蓋直徑127米的區域。
然而,有專家指出,由于運輸不便,風力渦輪機的尺寸不會一直增長下去。相比之下,離岸風能發電機因為受到道路、橋梁等路面因素的限制較少,將在未來得到較快的發展。
事實上,尺寸并不是渦輪機唯一的進步方向。近期關于渦輪機葉片的安裝、風速和風向的監測等方面的研究大幅增加。清潔能源咨詢公司KinetikPartners的合伙創始人丹?拉多姆斯基(DanRadomski)表示,研究對于整個行業來說至關重要。企業進行研究和開發工作,一部分原因是風電行業迅速發展,各企業均想通過科研使自己脫穎而出;另外,由于適合建造風電場的地點已經基本開發完畢,開發商不得不在一些風力較小的地點安裝發電機,這也使得制造商必須進行創新,制造出成本效益更高的產品。
風力渦輪機的構造十分復雜,每個機器都由超過7000個部分組成。在美國德克薩斯州這樣風電迅速發展的地方,夏天溫度可能超過38度,冬天卻又極其寒冷,有時還會遇到雨雪和冰雹天氣,因此當地的渦輪機必須能夠適應各種極端氣候。
同一個渦輪機不同部位的氣象條件也可能不同,如渦輪機某一個葉片頂部的風速可能會比另外一個葉片頂部的速度要快。
渦輪機最容易出現問題的部位是負責加速葉片轉動的變速器。一些制造商開始嘗試使用一種直接驅動技術來取代變速器,但該技術也存在一些缺點,需要使用稀土資源等。
風力渦輪機行業的其他一些技術進步亦值得關注。維斯塔斯公司目前正在研發一個“潛行”系統,將顯著地減少渦輪機與雷達之間的相互干擾,該技術有可能在2012年底實現商業運營。另外,未來的風力渦輪機可能會在葉片上安裝類似飛機機翼邊緣的翼面形可動裝置,以便更好的對渦輪機的負荷進行控制。
美國新墨西哥州桑迪亞國家實驗室可再生能源技術高級負責人JoséZayas指出,目前的創新更注重可行性和適用性。一些制造商已經開始研究不需要大型起重機即可安裝的渦輪機,該研究將對企業重大意義,因為通常起重機的造價十分高昂。
另一方面,企業也開始使用傳感器對變速器中油的屬性等方面進行監測,而傳統的做法是渦輪機每轉動幾萬次就更換一次,類似于汽車傳感器可以通知駕駛員適時更換機油一樣。