在南卡羅來納州將風力渦輪機推向極限 - 彭博社

一個15兆瓦風力渦輪機傳動系統測試裝置在南卡羅來納州北查爾斯頓的克萊姆森大學1.1億美元的能源系統創新中心內被看到，時間是11月13日照片由布魯斯·史密斯/AP照片提供美國風能產業的未來正在一個不太可能的地方成形。在一個廢棄的海軍基地，在南卡羅來納州北查爾斯頓的一個貧困地區，一座二戰時期的倉庫被翻新成一個光鮮亮麗的82,000平方英尺的工程設施，將成為下一代風力渦輪機的試驗場。

在內部，1980年代的計算機堆、空桌子和1995年基地關閉時留下的舊船零件架被世界上最大、最先進的工業測試設備所取代。隨着像通用電氣和維斯塔斯風能系統這樣的公司設計更大、更可靠的渦輪機，他們將把原型帶到這裏，通過一系列測試來模擬一些最惡劣的天氣條件。

由Renk Labeco測試系統/克萊姆森大學修復研究所提供“這個想法是要把它們弄壞，這樣我們就知道這些渦輪機和傳動系統在時間推移中如何以及在哪裏失敗，”克萊姆森大學修復研究所的執行董事約翰·凱利説，該所擁有這個新的測試設施，名為能源創新中心。2009年，克萊姆森獲得了美國能源部的4500萬美元撥款，用於建立一個風能產業可以測試其最新技術的設施。克萊姆森隨後為該項目籌集了額外的5300萬美元。

該設施的主要吸引力是建在6英畝倉庫內的兩個巨型測試裝置。每個重達數百噸，高達四層樓，這些裝置看起來像是科幻電影的拍攝現場。事實上，現場的建築工人們已經開始稱呼更大的15兆瓦裝置為“星際傳送門”，這是因為1994年的科幻電影描繪了一種外星技術，可以在時空之間打開蟲洞。

這些裝置被稱為測功機——複雜的液壓設備，可以複製風力渦輪機對傳動系統施加的旋轉和彎曲力。最大的裝置包括一個11,000馬力的電動機，可以模擬渦輪機在颶風中所經歷的嚴重力量。

這些裝置可以在短短幾個月內模擬數年的條件，這在工程界被稱為HALT，即高度加速壽命測試。“我們可以將20年的測試壓縮到6或8個月，”克萊姆森大學的電氣工程師Curtiss Fox説。“公司可以對這些機器施加壓力，以便讓這些故障提前顯現。”

風力渦輪機制造商將以與克萊姆森大學協商的價格租用測試裝置，租期通常為數月。官員們拒絕估計這些價格。通用電氣已經在現場有一個傳動系統的原型，隨後將與較小的7.5兆瓦裝置連接。“生意很好，我們甚至還沒有開業，”克萊姆森大學恢復研究所的業務發展主任Elizabeth Colbert Busch（斯蒂芬·科爾伯特的姐妹）説。

測試設施上線時，美國風能產業的增長速度前所未有。根據能源部的數據，去年風能首次成為美國新增電力發電能力的第一來源，佔所有新增電力的43%，併為美國投資貢獻了250億美元。

儘管如此，風能在美國所有發電中僅佔約3.5%。為了真正壯大並與煤炭和天然氣競爭，該行業需要開始在海上部署渦輪機，那裏的風資源是最豐富的，尤其是在東海岸。

美國一些最佳的風資源位於海上國家可再生能源實驗室

在陸地上建設風電場很困難。在海洋中建設則更為艱難。不僅設置更為複雜，而且在離岸40英里處維護和修理的成本大幅增加。需要能夠提升數百噸重設備的巨型起重駁船。所有這些都被納入風電場能夠生產的電力價格中。風能產業意識到，要建設具有成本效益的海上風電場，需要建造更少、更大的渦輪機，以減少故障的可能性。這就是測試設施的作用所在。

“如果你把渦輪機放在海上——你可以想象當那些葉片的長度達到一個足球場時，風暴和颶風所施加的力量是巨大的，”福克斯説。“這個項目的目標是限制這種修理工作，並設計出更堅固的結構，使你在20年內不必進行這樣的工作。”