美國東海岸11個州已經承諾採購近40GW的海上風力發電。但日益強大的大西洋颶風將對這些未來的海上風電場構成威脅。一個科學家小組調查瞭如何使海上風力渦輪機更具彈性–他們發現，當他們把海上風力渦輪機轉過來時，它能更好地抵禦猛烈的風暴。

面對颶風，海上風電場的複原力

正如CU Boulder Today所解釋的，來自科羅拉多大學博爾德分校、弗吉尼亞大學、德克薩斯大學達拉斯分校、科羅拉多礦業學院和國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員認為，渦輪機能抵禦大風的方式是面對下風。

傳統的上風向渦輪機面對來風，為了避免被吹到塔架上，其葉片必須有足夠的硬度。建造這些相對較厚和巨大的葉片需要大量的材料，這使其成本上升。然而順風轉子上的渦輪機葉片是面向風的，因此當風勢增強時，它們撞上塔架的風險較小。這意味著它們可以更輕、更靈活，這需要更少的材料，因此製造成本更低。這些順風的葉片還可以在面對強風時彎曲而不是折斷–就像棕櫚樹一樣。

科羅拉多大學博爾德分校電氣、計算機和能源工程系的Palmer講席教授Lucy Pao表示：“我們在很大程度上受到棕櫚樹的生物啟發，它們可以在這些颶風條件下生存。”

研究小組建造了一個53.38千瓦的渦輪機，被稱為SUMR-D–分段式超輕型變形轉子演示器。他們的渦輪機具有兩個輕巧靈活的葉片和一個順風轉子。它在博爾德南部的NREL Flatirons校區進行了為期四年的研究測試。

SUMR-D的特點是改進了控制器，即係統的大腦，它決定了在生產電力時何時提升或降低。

偏航控制器確保渦輪機朝向正確的方向，葉片間距控制器決定葉片的方向（取決於風速），而發電機扭矩控制器決定從渦輪機上拉出多少電力並輸送到電網。雖然它控制著渦輪機的物理組件，但這些控制器本質上是一種告訴電機該怎麼做的軟件算法。

SUMR-D渦輪機在大風中表現穩定而高效。研究人員還認為，他們的控制算法也可以適用於傳統的三葉上風渦輪機。