В исследовательской лаборатории структурной инженерии Университета штата Айова исполнительный механизм сотрясал испытательную секцию высотой 12 футов и шириной 6,5 футов с силой 100 000 фунтов каждые 1,25 секунды. Две панели и две колонны испытательной секции сдвинулись только на одну десятую дюйма, но движение было заметно — особенно раскачивание длинных проводов, прикрепленных к 65 датчикам деформации и смещения.Эти датчики собирали данные 50 раз в секунду в течение нескольких недель испытаний на усталость.
Тем временем Хартанто Вибово, научный сотрудник штата Айова, занимался поиском крошечных трещин или любых других признаков износа в испытательной секции, особенно вокруг кабелей предварительного напряжения, соединяющих панели и колонны.В ходе эксперимента в лаборатории MAST Университета Миннесоты были протестированы эксплуатационные и экстремальные нагрузки башни ветряных турбин на полномасштабном поперечном сечении башни — сборка, которая была 16 футов 7 дюймов в высоту, 8 футов в диаметре и включала шесть панелей и шесть колонн. связаны между собой тросами предварительного напряжения.
Инженеры взяли данные, чтобы увидеть, выдержат ли собранные части башни нагрузки и будут ли они передавать нагрузку с части на часть и действовать как единое целое.Шри Шритаран, профессор инженерного дела Уилсона из Университета штата Айова в области гражданского строительства, строительства и экологической инженерии и член Инженерного колледжа по ветроэнергетике, сказал, что поперечное сечение башни без проблем выдерживает нагрузки, и предварительный анализ данных подтверждает это наблюдение.Испытания на усталость продолжаются, и после почти 200 000 циклов нагрузки повреждений не обнаружено.«Справедливо сказать, что эти испытания прошли успешно», — сказал Шритаран. «Я думаю, что мы добились большого прогресса в проверке новой концепции использования сборного бетона для более высоких башен ветряных турбин».
Испытательные участки не похожи на 80-метровые стальные башни ветряных турбин, которые можно увидеть по всей сельской местности Айовы. Это легко транспортируемые сборные колонны и панели из высокопрочного или сверхвысокопрочного бетона. Эти колонны и панели связаны друг с другом тросами, образуя шестиугольные ячейки, которые можно штабелировать вертикально, образуя башни высотой до 140 метров.
Инженеры Университета штата Айова называют эту технологию более высоких башен «Hexcrete» и считают, что она может произвести революцию в производстве энергии ветра. Шритаран сказал, что более высокие башни Hexcrete имеют много преимуществ по сравнению с сегодняшними стальными башнями:• Сборные железобетонные изделия можно легко транспортировать и собирать на месте. • Эта технология привлекает компании по производству сборного железобетона — устоявшуюся американскую отрасль — к ветроэнергетике. • Бетонные башни могут достигать высоты более 80 метров, обеспечивая энергетическим компаниям доступ к более быстрым и устойчивым ветрам на высоте 100 метров и выше. • Более высокие башни позволяют собирать энергию ветра в регионах страны, где потребность в энергии высока, а попутный ветер дует только более 100 метров. • Кроме того, Hexcrete помогает снизить стоимость энергии ветра за счет снижения затрат на производство и транспортировку башен.Текущие исследования и разработки башен Hexcrete поддерживаются 18-месячным грантом в размере 1 миллиона долларов США от Министерства энергетики США, грантом в размере 83 500 долларов США от Энергетического центра Айовы и 22 500 долларов США в виде взносов натурой от Lafarge North America Inc. из Калгари. , Альберта, Канада.
Отраслевые партнеры проекта также включают Центр корпоративных технологий Siemens Corp. в Принстоне, штат Нью-Джерси; Coreslab Structures (OMAHA) Inc. из Белвью, Небраска; и BergerABAM из Federal Way, Вашингтон.В исследовательскую группу Шритхарана из штата Айова также входят Джулиен Креннрих, руководитель проекта и помощник директора Института инженерных исследований, Шибин Лин, научный сотрудник, занимающийся исследованием постдокторантуры, а также докторанты Бин Кай и Роберт Пеггар.«Теперь наша цель — построить целую башню в поле», — сказал Шритаран. «Наша цель — найти партнеров, которые могут работать с нами над прототипом башни. Мы также будем работать над разработкой плана коммерциализации».
Чтобы продвинуть эти усилия, исследовательская группа Шритхарана проведет в следующем году семинары по техническим вопросам и коммерциализации. Более подробная информация о семинарах и проекте Hexcrete находится на сайте www.sri.cce.iastate.edu/hexcrete.В коротком видео показано, как элементы Hexcrete можно собрать в более высокие башни ветряных турбин: www.youtube.com/watch?v=XizC5spy3mg