研究人员前往中国东部这个山脊上的风电场实地研究结冰情况。图片由爱荷华州立大学胡慧提供
由爱荷华州立大学的胡辉(Hui Hu)领导的研究人员将他们对风力涡轮机结冰的研究带出实验室，带到野外，了解冰在旋转叶片上是如何以及在哪里积聚的。他们了解到，在叶片上加冰可以减少多达80%的发电量。现场研究也验证了他们的实验发现、理论和预测。
在寒冷潮湿的环境中旋转的风力涡轮机叶片可以在一码宽的叶片顶端收集近一英尺厚的冰。天富平台登录
这会破坏叶片的空气动力学。这会破坏整个涡轮机的平衡。根据爱荷华州立大学(Iowa State University)航空航天工程教授、飞机结冰物理和反/除冰技术实验室主任胡辉(Hui Hu)最近发表的一项实地研究，这可能会破坏高达80%的能源生产。
胡教授从事涡轮叶片结冰的实验室研究已有10年左右的时间，其中包括在国际空间站特有的结冰研究隧道中进行实验。其中大部分工作得到了爱荷华能源中心和国家科学基金会的资助。
“但是我们总是有这样的疑问:我们在实验室里做的事情是否代表了在这个领域发生的事情，”胡说。“大型公用事业规模的风力涡轮机的叶片表面会发生什么?”
我们都知道最近发生的一件事。在上个月的冬季风暴中，德克萨斯州的风能和其他能源被冻结和失效。天富平台登录
寻找现场
胡想要量化在冬季天气下风力发电场会发生什么，因此几年前开始组织实地研究。但这比他预期的要复杂得多。根据美国能源信息协会(U.S. Energy Information Association)的数据，爱荷华州约有5100台风力涡轮机，发电量占该州总发电量的40%以上，但即便如此，他也无法使用涡轮机。能源公司通常不希望他们的涡轮机性能数据公开。
因此，作为由国家科学基金会资助的国际学生研究经验项目的一部分，胡教授与位于北京的华北电力大学可再生能源学院的研究人员建立了联系，并询问中国风电场是否愿意合作。
风轮机叶片上的冰
这张无人机拍摄的风力涡轮机结冰的现场研究照片显示了在冬季风暴期间，涡轮机叶片顶部的冰是如何积聚的。图片由爱荷华州立大学胡慧提供
2019年1月，中国东部山脊上一座34台涡轮机、50兆瓦风力发电场的运营商同意进行实地研究。胡说，大多数涡轮机发电量为1.5兆瓦，与美国的公用事业规模的涡轮机非常相似。
因为研究人员研究的风电场离中国东海不远，胡说，那里的风力涡轮机面临的结冰条件更像得克萨斯州，而不是爱荷华州。爱荷华州的风电场暴露在寒冷、干燥的冬季环境中;当冬季寒冷降临到德克萨斯州时，由于附近的墨西哥湾，那里的风电场暴露在更多的湿气中
测量冰
作为他们野外工作的一部分，研究人员在寒冷的冬季条件下(包括冻雨、冻毛毛雨、湿雪和冻雾)长达30小时，使用无人机拍摄了50米长的涡轮机叶片。
通过这些照片，可以详细测量和分析涡轮机叶片上的冰是如何以及在哪里收集到的。胡教授说，这些照片也让研究人员可以比较自然结冰和实验室结冰，很大程度上验证了他们的实验发现、理论和预测。
研究人员在《可再生能源》杂志最近在线发表的一篇论文中写道，“尽管冰在整个桨叶范围内积聚，但在外侧桨叶上发现了更多的冰，桨叶尖端附近的冰厚度达到了0.3米(近1英尺)。”(完整的研究团队参见侧栏。)
研究人员利用涡轮机内置的控制和数据采集系统，将叶片上有冰的情况下的运行状态和发电量与更典型的无冰情况进行了比较。
“这告诉我们什么是大问题，对电力生产有什么影响，”胡说。
研究人员发现，糖霜有一个主要的影响:
研究人员写道:“尽管风很大，但被冰覆盖的风力涡轮机的旋转速度要慢得多，甚至在结冰期间经常关闭，结冰导致的电力损失高达80%。”
