Wepfer

风力发电小巧强劲“接地气”

随着低碳的风力发电日益普及,风力发电机的尺寸变得越来越大。不过现在瑞士的一家小型企业却反其道而行之,生产低噪音的小型风力发电机。

作者:MICHAEL LAWTON 图片:MAURIZIO CAMAGNA

供电,供气及供水 可靠性 球面滚子轴承 轴承箱 回转支承轴承

概要

Wepfer Technics AG 公司

地点:瑞士安德尔芬根,靠近苏黎世

创办:由Hans Wepfer于1991年创办(自2002年起更名为Wepfer Technics)

业务领域:农用设备销售、农用和工业设备开发及制造、风力发电机制造

员工数量:11人

www.wepfer-technics.ch

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销售联系方式

Pierre Rosa, Pierre.Rosa@skf.com

风力发电是一种效率很高而且碳足迹极低的发电形式,目前风力发电机的尺寸日趋增大。瑞士痴迷创新的发明家和能工巧匠Hans Wepfer则另辟蹊径,开发出一种小型、高效的风力发电机,非常适合安装在乡村住宅或是工业区建筑中间。

Wepfer凭借自己的各种奇思妙想在苏黎世附近的安德尔芬根创办了Wepfer Technics公司。他开发出了割草机、沙棘果采摘机,以及管道内外斜角一次成型的机器。

他解释道:“有人找到我们说需要某样东西,于是我们就动手把它创造出来。”他拥有多项专利,他发明的一些产品销售到全世界。

风力发电机的设计构想源自他对飞机螺旋桨的认识。Wepfer持有飞行执照,如果他要使用某样东西,他会先了解它。“我是不折不扣的机械迷,”他开玩笑说道。

鉴于目前对低碳能源的需求,Wepfer利用他掌握的螺旋桨知识来开发风力发电机可以说是顺理成章。为此,他必须拥有设计风力发电机的专业技术知识,甚至自行制造加工零部件所需的设备。

但在深入研究这些问题后,他选择了与目前风力发电机行业背道而驰的做法。他解释道:“无论做什么都需要调查研究,有时通过研究,人们会从已知领域转向对未知领域的探索。”

风电行业一直在开发日渐庞大的风力发电机,如今风力发电机的叶片可长达60米,塔架高达140米,发电量达7兆瓦,而Wepfer设计的样机发电量只有83千瓦,7米长的叶片距地面仅16米。在附近沙夫豪森市的一个工业区,一字排开的三台风力发电机共用一个支承结构,发电量达250千瓦。它们由当地电力公司EKS运营,EKS特意将其命名为“Windmill3 Hans”,以向发明者致意。

这三台风力发电机在大楼上方迎风转动,但它们非常安静,不会干扰大楼里的工作者。事实上,曾有一台早期样机安装在距Wepfer卧室窗户30米处。他回忆说:“晚上我得起床查看它是否在工作,因为我听不到它的动静。”

Wepfer的风力发电机基于一种创新的转子设计,6个叶片中的每一个都比常规的3叶片风力发电机的叶片宽得多、也扁平得多。由于有6个叶片,每个转子叶尖的速度是同尺寸3叶片转子的一半。Wepfer指出这种设计有诸多好处,其中之一便是45分贝的低噪音,相当于轻声交谈的音量。

Wepfer认为,由于噪音小,这种风力发电机能轻易获得规划许可。他预计这种风力发电机将会安装在乡村或工业区中,因为它们不会让周围建筑和景物显得过于矮小。它能实现分散式发电,从而避免电力传输损失,缓解电网压力。

大而扁平的转子叶片对于鸟类和蝙蝠无害。Wepfer指出,鸟类和蝙蝠会将转子当成大圆盘,因此不会靠近它。目前为止,尚未发生动物因与样机碰撞而死亡的案例,不过EKS正在比较风力发电机安装前后鸟类和蝙蝠的数量。可能由于出现了大“圆盘”,它们就会索性避开这一区域。

但这种风力发电机最主要的优势可能是新型设计所带来的高效率。Wepfer说:“当风速达到每秒1.5米时,发电机就开始发电,而常规的风力发电机需要每秒3至3.5米的风速。此外,在暴风雨来临时无需关闭风力发电机。我们只需调节桨距,即可维持计划发电水平。”

这种独创设计的开发并非一帆风顺,曾遇到的主要 挫折是一个转子叶片从样机上掉落,于是不得不对项目的多方面进行重新计算。在最新版设计中,采用碳纤维增强聚合物叶片取代了原有的铝和钢结构,加大了主轴并且重新设计了桨距控制装置,从而解决了问题。

目前,Wepfer正在筹备风力发电机的批量生产。由于有大量手工作业,因此样机价格相对较高。批量生产将更高效,并且节省材料。Wepfer说:“样机使用了60吨钢,而由于采用新型支撑结构设计,今后钢材用量必将大幅减少。”Wepfer自有工厂产能不足,因此一些零件必须从外部采购。

众多客户表示出对这种风力发电机的浓厚兴趣。Wepfer说:“我们接到许多客户的询价,接待了来自世界各地甚至是中国和朝鲜的访客。我们正在计划拓展产品范围。”

这种风力发电机可以作为单独装置供应,也可以是两台、三台甚至四台组装在一起。尺寸大小虽可选择,但Wepfer认为,为了确保这种设计具备优势,尺寸可能会有限制。

他说:“这是我的发明家职业生涯中的一个里程碑。对我们来说,它是一个大型项目,与市场上的现有产品迥异。我认为它是一项重要的发明。”也许你已料到,Hans Wepfer不会就此止步。他说:“这让我产生了其他新产品发明创意。但现在我不会说它们是什么。

核心部
SKF为Wepfer的新型风力发电机供应三种核心部 。整个设备靠一个安装在2.5米齿圈中的SKF回转轴承实现转动。传动轴两端各由一个SKF球面滚子轴承和轴承座支撑,液压桨距机构由两个角接触球轴承支撑。

瑞士安德尔芬根工厂正制造一台Wepfer发明的风力发电机。下载《演进》iPad版应用程序,观看Wepfer相关图片。Wepfer风力发电机的叶片比常规转子设计的叶片宽得多,也扁平得多。传动轴两端均由SKF球面滚子轴承和轴承座支撑Hans Wepfer正在组装风力发电机转子叶片。

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