Параллельно с проектами ветрогенераторов большой мощности в США были выполнены прикладные научные исследования и технологические разработки, направленные на снижение стоимости компонентов и систем, упрощение проектов в целом и повышение надежности ветрогенераторов.
Основные усилия в прикладных научных исследованиях и технологических разработках США были направлены на уменьшение стоимости роторных систем. Проекты ветрогенераторов Mod-О и Mod-1 показали, что эти системы представляются наиболее перспективными в отношении снижения стоимости ветрогенераторов.
Одна задача была связана с разработкой дешевых технологий изготовления лопастей. Она предусматривала: проектирование и изготовление лопастей из композиционных материалов с волокнистым заполнителем; исследование предварительно-напряженных, подобно бетону, материалов и использование полиуретана различной плотности; разработку дешевых методов изготовления цельнометаллических лопастей, подобных лопастями действующей ВЭУ Mod-0.
Другой важной задачей исследований и технологических разработок является изготовление лопастей с номинальной длиной 45 м для будущих больших ветрогенераторов Mod-2. Здесь важное значение придается втулкам ветроколес и системам Управления углом установки лопастей. Цель заключается в создании надежных и дешевых втулок, их изготовлении и испытаниях на ветрогенераторов Mod-0.
*Пробный пуск первой ВЭУ Mod-2 мощностью 2500 кВт состоялся в декабре 1990 г.; к концу 1991 г. в опытной эксплуатации находились три подобные ветрогенераторы, образующие ВЭС мощностью 7500 кВт.
Одна из втулок предусматривает нежесткое крепление лопастей, что позволяет обеим лопастям работать в наиболее выгодных плоскостях вращения. Предполагается, что такая система позволит уменьшить изгибающие моменты I в лопастях, снизить их стоимость или увеличить срок службы либо одновременно улучшить обе эти характеристики. Преимущества втулки с нежестким креплением лопастей. Рассматриваются также трехлопастные и; другие втулки, методы крепления лопастей, которые могут быть испытаны на ВЭУ Mod-0.
Цель испытаний трехлопастного варианта втулки состоит в том, чтобы экспериментально оценить количественное различие в нагрузках между двух- и трехлопастными ветрогенераторами. Результаты таких испытаний важны еще и потому, что программа предусматривает расширение использования ветрогенераторов на участках с относительно низкими скоростями ветра.
Башня ветрогенераторов Mod-О представляет собой стальную ферменную конструкцию, подобную опорам многих линий электропередачи высокого напряжения. В составе проектных исследований по ВЭУ Mod-1 кроме стальных ферменных башен рассмотрены также башни стальные трубчатые и бетонные. Установлено, что стальные трубчатые и бетонные башни по экономическим показателям могут конкурировать с ферменными башнями в том случае, если онн будут изготовлены в достаточно большом количестве и при наличии благоприятных грунтов. Внешний вид этих башен большинству людей представляется эстетичнее, и башни будут подробно исследованы наряду с другими перспективными опорными конструкциями.
Кроме ветроколес и башен другие компоненты и системы ВЭУ будут также рассмотрены в составе прикладных исследований и технологических разработок. Речь идет о редукторах, генераторах, системах управления работой электрооборудования и ориентации ветроколеса по направлению ветра. По мере того как отдельные компоненты и системы покажутся перспективными в отношении простоты или уменьшения стоимости ветрогенераторов либо обоих этих факторов, они будут испытаны на полигоне в составе ветрогенераторов Mod-О, которая спроектирована для того, чтобы при реализации ветроэнергетической программы служить в качестве испытательного стенда, позволяющего получать необходимые технические и эксплуатационные данные с целью оценки перспективности различных компонентов и систем.
