Tiếp xúc điện quay mới giúp loại bỏ sự phụ thuộc vào nam châm đất hiếm cho các tuabin gió quy mô lớn
bởi Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia
Một thiết bị Twistact hai kênh cho ứng dụng tuabin gió dẫn động trực tiếp đa công suất, được thiết kế tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia. Ảnh: Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia
Được thúc đẩy bởi nhu cầu loại bỏ các nam châm đất hiếm đắt tiền trong các tuabin gió dẫn động trực tiếp quy mô tiện ích, các nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia đã phát triển một loại tiếp xúc điện quay mới về cơ bản. Sandia hiện đã sẵn sàng hợp tác với ngành công nghiệp năng lượng tái tạo để phát triển thế hệ tiếp theo của các tuabin gió truyền động trực tiếp.
Công nghệ Twistact của Sandia có một cách tiếp cận mới để truyền dòng điện giữa khung đứng yên và khung quay, hoặc giữa hai cụm quay có tốc độ hoặc hướng quay khác nhau, lý tưởng để ứng dụng trong tuabin gió.
Jeff Koplow, nhà khoa học và kỹ sư nghiên cứu Sandia cho biết: “Twistact bắt nguồn bằng cách tự hỏi bản thân một số câu hỏi thực sự thách thức. "Chúng tôi biết rằng nó có thể thay đổi cuộc chơi nếu chúng tôi có thể tìm ra cách để vượt qua vòng đời sử dụng hạn chế của các tiếp điểm điện quay thông thường."
Koplow nói: “Tôi bắt đầu nghĩ rằng có lẽ không phải mọi kiến trúc tiếp xúc điện quay có thể tưởng tượng được đều đã được nghĩ ra. "Chúng tôi đã dành rất nhiều thời gian để xem xét liệu có cách nào khác hợp lý hay không."
Sự đổi mới kết quả, Twistact, sử dụng một thiết bị tiếp xúc cuộn thuần túy để truyền dòng điện dọc theo một đường dẫn có điện trở cực thấp. Công nghệ này tỏ ra có lợi trong việc giảm chi phí, cải thiện tính bền vững và giảm bảo trì.
Loại bỏ sự phụ thuộc vào kim loại đất hiếm
Koplow cho biết, hầu hết các tuabin gió quy mô tiện ích hiện nay đều phụ thuộc vào nam châm đất hiếm. Những nguyên liệu này có chi phí ban đầu cao và dễ bị ảnh hưởng bởi sự không chắc chắn của chuỗi cung ứng.
Ví dụ, vào năm 2011, đã có một cuộc khủng hoảng chuỗi cung ứng vật liệu đất hiếm khiến giá neodymium và dysprosi, hai nguyên tố đất hiếm được sử dụng rộng rãi cho các loại nam châm này, tăng vọt. Điều này có khả năng ngăn cản sự tăng trưởng của ngành công nghiệp gió. Nhóm Sandia đã bắt đầu phát triển Twistact vào thời điểm đó như một hàng rào bảo vệ ngành công nghiệp gió đang phát triển khỏi những gián đoạn trong tương lai.
"Khi bạn cân nhắc thực tế rằng kim loại đất hiếm luôn thiếu hụt, việc khai thác chúng nổi tiếng về tác động xấu đến môi trường và các ứng dụng cạnh tranh như xe điện cũng đang đặt ra nhu cầu đối với kim loại đất hiếm, giá trị đề xuất của Twistact trở nên rõ ràng, "Koplow nói.
Hình ảnh minh họa nguyên lý cơ bản của hoạt động Twistact. Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia hiện đã sẵn sàng hợp tác với ngành năng lượng tái tạo để chuyển giao công nghệ nhằm phát triển thế hệ tiếp theo của tua-bin gió dẫn động trực tiếp. Ảnh: Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia
Không có chi phí bảo trì hoặc thay thế
Ngoài ra, công nghệ Twistact của Sandia giải quyết hai quá trình suy thoái vật lý phổ biến đối với các cụm chổi than hoặc vòng trượt có độ bảo dưỡng cao — tiếp xúc trượt và phóng điện hồ quang. Những yếu tố hạn chế này làm giảm hiệu suất của các tiếp điểm điện quay truyền thống và dẫn đến tuổi thọ hoạt động ngắn và chi phí bảo trì hoặc thay thế cao.
Mặt khác, Twistact đã được chứng minh thông qua thử nghiệm trong phòng thí nghiệm là có khả năng hoạt động trong toàn bộ thời gian phục vụ 30 năm của tuabin đa công suất mà không cần bảo trì hoặc thay thế.
Các ứng dụng tiềm năng khác của công nghệ này bao gồm động cơ và máy phát điện đồng bộ, đường sắt điện khí hóa và tháp radar. Twistact cũng có thể được sử dụng để thay thế chổi quét hoặc vòng trượt trong các ứng dụng hiện có.
