【能源万花筒】无叶片风机或成为分布式风电的未来

　　近年来，随着人们环保意识的增强，清洁能源受到广泛的欢迎，风力发电也是其中之一。目前，大多数运转中的风力发电机都几乎有20层楼那么高，并且还带有三个200英尺左右长的叶片，当这些叶片随风旋转就会产生电能，但同时也会绞杀那些飞近风机的鸟类。美国有统计数据显示，每年全美有接近60万只鸟类死在这些风力发电机巨大的涡轮叶片下。不过，如今这一问题似乎即将破解。　　来自西班牙的科技公司Vortex Bladeless打造出了没有叶片的风机。据设计团队介绍，这种看起来像一根桅杆的风机有着“完全不同的发电原理”，它不依靠旋转的叶片或者任何有损耗的活动，而是利用了一种困扰建筑师和工程师多年的风的效应——“涡旋脱落效应”(vortex shedding effect)，即当风碰到建筑物并在其表面流动时，气流会发生变化，并在自己的尾端产生循环涡流，这使得风机能够像巨大的稻草一样在风中摇摆不定，从而发电。
　　研究人员解释称，其实这一原理叫做“卡门涡街”(Krmn vortex street)，因匈牙利裔美国空气动力学家西奥多˙冯˙卡门最先从理论上阐明而得名。是指在流体中安置阻流体，在特定条件下会出现不稳定的边界层分离，阻流体下游的两侧，会产生两道非对称地排列的旋涡，其中一侧的旋涡循时针方向转动，另一旋涡则反方向旋转，这两排旋涡相互交错排列，各个旋涡和对面两个旋涡的中间点对齐，就如街道两边的街灯一样，是一种重复的旋涡。
　　Vortex Bladeless的工程师所做的并不是避免这种空气动力失稳现象，而是借助涡旋脱落效应，对它引起的摆动加以利用，从而获取能量。这种桅杆形状的风机包括一根固定的桅杆、一台发电机，以及半刚性的玻璃纤维圆柱体，以保证其可以在风中来回摆动。其中，发电机和桅杆之间没有彼此连接的活动部件。同时，发电机是一套由磁耦合装置组成的系统，这意味着它没有需要润滑的齿轮，而整个系统只需要较少的维护保养。
　　据Vortex Bladeless联合创始人之一大卫˙苏瑞尔˙普弗特(David Suriol Puigvert)介绍，一套无叶片的桅杆形风力发电机系统的成本要显著低于传统风力涡轮机。该公司的数据显示，此种无叶片风机的制造成本比传统风机低53%左右，同时还能减少高达80%的维护费用。此外，无叶片风机相比常规的有叶片风机，还能降低近40%的碳排放和发电成本。与此同时，由于没有叶片，此种风机运转起来也十分安静，能够最大程度地降低对风机所在地的环境影响，并且不会再威胁鸟类的生存。
不过，虽然这项技术在概念上已经十分成熟，但是它目前还在接受实地测试和调整。据了解，Vortex Bladeless公司最初将目光瞄准了大型发电设备，主攻开发1兆瓦及以上装机容量的大型风机，希望用于大规模发电。据普弗特透露，这目前仍是该公司的长期目标，预计将在3年之后向市场推出一款1兆瓦的发电机。
　　考虑到风机没有叶片，占据空间更小，Vortex Bladeless公司也开始关注小型风机的开发。目前，公司已将短期目标定为打造一款高约13米、装机仅4千瓦的风力发电机。Vortex Bladeless希望把这款发电机跟太阳能发电系统组合起来使用，其目标受众主要是那些没有接入电网或希望脱离电网的家庭用户。
　　此外，该公司还在开发一款高度仅有3米左右的迷你型无叶片风机，装机100瓦。Vortex Bladeless认为，这款名为Vortex Atlantis的产品将能在未接入电网的地区使用，这对许多缺乏电力供应而又经济欠发达地区而言，将是很好的选择。与装机4千瓦的风机一样，这款迷你型风机将跟太阳能发电系统组合使用。预计再过大约一年时间，这些设备就能上市销售。此外，Vortex Bladeless预计在约3年之后向市场推出一款1兆瓦的发电机。
　　普弗特介绍说，公司已经筹集了超过100万欧元的欧洲私人和公共资金，有望在今年年内推出准商用的原型机。而据福布斯新闻网报道，迄今为止，Vortex Bladeless的研发资金主要来自雷普索尔基金会拨款、西班牙政府贷款，以及西班牙的风险投资和天使投资。目前，该公司已经将总部迁到美国波士顿，并与哈佛大学、SunEdison公司及IDEO公司展开合作。