[发明专利]透明风塔系统技术

说明书

优先权声明

依据美国的法律35USC§119(e)条款，本申请要求2010年3月3日提交的美国临时申请号为No.61309981的优先权，并且通过援引将其并入本文。

技术领域

本发明提供一种具有复合纤维加强聚合物(FRP)转子叶片的风塔系统，FRP外覆在机舱和钢质支撑塔身上。更特别地，本发明提供一种对公知风塔系统的部件制造的改进，这种改进利用了可替换的材料和制造方法并形成具有优良的透明复合物以制造实用尺寸的风塔系统的转子叶片，其在透明的同时还能够保持其结构完整性及特性需求，并且实现一套完整的透明风塔产品，该产品相对传统风塔系统的产品更轻、价格更便宜、制作所需的时间短、步骤少且部件少。

背景技术

2009年末，美国风力发电机的装机客量起过35,000兆瓦(MW)，且来自10,000个涡轮机。这使美国在2009年处于世界领先的地位，并且风力发电仅占美国发电量的1.2％。在2010年，中国超越美国成为风力发电涡轮机的最大用户。

截止到2010年，风能是世界上增长最快的能源，从2006年底的73.9GW开始，世界风能协会期望在世界范围内安装160GW的风能容量。这表明预计的年净增长率超过21％。截止到2009年底，美国的风塔系统设备比2008年增长39％。

最近，许多国家已建立目标或要求将风电发电量增长至该国家电力需求的20％或更多。当前美国仅生产了占其电量1.2％的风力发电量。因此，需要建设更多的风塔以满足这些要求、目标并满足可再生清洁风能的需求。由于现有技术或工业上使用的常见的现有构造方法，视觉污染及影子摇曳污染将会剧增。

风能总体上被认为是可再生的、高效的清洁能源。风能的主要问题在于用于将风能转化为电能的风塔系统的庞大尺寸产生了显著的视觉环境污染。随着美国计划在2009年的水平上将风塔系统的容量增加1000％，可以预见到由视觉环境污染引起的关注、资金投入、延迟、法律认定及资产流失变得更多和更严厉。

更详细地，实用尺寸(utility sized)(1.5MW-5+MW)涡轮机的尺寸很大，接近400+英尺高，并通常以很近的距离集中放置在风塔系统场中，例如，彼此的距离在1000英尺内。因此，某些地方大量的数以百计的白色风塔系统主导了风景，由于显著地遮蔽并永久地改变当地的风景而引起视觉环境污染。

因此，并不令人惊讶的是，风能工业当前正经历迅速增长的且有组织化的对其实施的各种异议，包括各种宣称风塔系统由于巨大尺寸而导致对景观及绵延数公里的的风景破坏的权利诉求及诉讼。由于向人口聚集地靠近的风塔系统的增加，同样关于视觉污染以及在下文中详细说明的其它问题的抱怨也在增加。

转子叶片是风塔涡轮机系统最重要的可视部件。通常，转子叶片的圆形扫掠区域比风塔和机舱轮廓平均大44倍，约相当于3个足球场的区域。叶片转子相对于静态景观的旋转吸引了观察者的视线，这使得这些大型结构非常惹眼。当风塔系统场中的多个涡轮机集中在一起时，以各种速度旋转的转子叶片成占据了视野并且破坏了景观。

Enercon公司的E 126是截止到2010年1月1日为止世界上最高的风力涡轮机，它的毂部的高度是453英尺，并且其转子叶片高出毂部205英尺，总高度达到658英尺。为了加深对风塔系统的这种尺寸的认识，华盛顿纪念碑的高度是555英尺，美国国会大厦高288英尺。如今这些涡轮机的视觉突兀成为其无论是布置在陆地还是海洋上最大的障碍。关于看见涡轮机的抱怨已经超过了对经济性和独立能源的关注并且甚至超出了对立法委任权的关注。对视觉污染的关注已经导致世界范围内计划安装的风塔系统的多年推迟、放弃或工程的缩减并几乎耗费了10亿美元的法律费用、其他损失或资本消耗。

视觉污染的影响也对与风塔或风塔系统场相邻的不动产的财产值产生了巨大的负面作用。如果不动产落入影子摇曳影响的范围内，那么对财产值的负面影响集中在许多户主认为其房屋不能卖出去。以前这些房屋能够售出正常的价格并享有满眼美丽的风景，但当风塔安装后影响了他们的房子，其中曾有一位户主认为这种影响类似于挨着房门开了一家露天垃圾场。更糟糕的是，影子摇曳被怀疑会造成健康隐患，这一点正在被工厂以及在法庭上争论。