GFRP 트레일링 에지 스포일러로 풍력 터빈 블레이드 연간 에너지 생산량 6% 향상

브레멘 응용과학대학 항공우주 기술 연구소(IAT)의 스핀오프인 풍력 에너지 스타트업 이보블레이드(evoblade)는 도이체 빈트테크닉 AG(브레멘)와 브레멘 경제개발공사의 도움으로 로터 블레이드용 복합재 레트로피터블 트레일링 에지 스포일러를 개발했다. 이보플랩(EvoFlap)의 나란히 테스트 및 최적화 연구 결과는 스포일러 설치가 블레이드 루트 영역의 공기역학적 흐름을 개선하여 풍력 터빈 시스템의 효율과 성능을 향상시킨다는 것을 확인했다.

"로터 블레이드는 풍력 터빈의 기술적, 경제적 성능에 상당한 영향을 미칩니다."라고 이보블레이드 창립자 겸 CEO 프랑크 코르텐슈테데 박사는 말한다. "레트로피터블 유동 엘리먼트 개발과 최적화를 통해 기술적 이해의 진보를 활용하여 기존 시스템 특성의 기술적, 경제적 개선을 달성하고자 했습니다."

이보플랩은 다양한 로터 블레이드 타입에 적용 가능하다. 정격 출력 1.5메가와트(MW), 로터 블레이드 길이 40미터인 NEG 미콘 NM 82 터빈 타입이 최적화 기본 시스템으로 선정되었다. 복합재 유리섬유 강화 폴리머(GFRP) 샌드위치 구조로 된 애드온 스포일러는 전체 길이 10미터로, 설치된 로터 블레이드에 직접 조립할 수 있도록 7개 세그먼트로 분할되어 있다.

"블레이드를 허브에서 분리할 필요가 없어 이보플랩 설치 작업량과 비용이 줄어듭니다."라고 프랑크 코르텐슈테데는 강조한다. "또한 세그먼트를 접착해도 블레이드 구조가 손상되지 않으며 이보플랩은 블레이드 디자인과 조화롭게 어우러집니다." 연간 에너지 출력 검증을 위해 ROMO 윈드(스위스 아인지델른)에 독립적 성능 모니터링을 의뢰했으며, 터빈 앞 풍속을 직접 측정하는 아이스핀(iSpin) 스피너 풍속계 기술을 사용했다. 테스트 시스템 외에 동일 타입의 인접 터빈 제2기를 레퍼런스 시스템으로 아이스핀 기술을 장착했다.

2015년 8월부터 2019년 3월까지 진행된 나란히 연구 결과는 시뮬레이션 데이터로 예측된 연간 에너지 생산량(AEP) 증가를 확인했다. 최근 결과는 평균 풍속 7m/s에서 AEP 6% 증가를 보여준다. 수율 증가 외에도 이보플랩이 로터 블레이드의 굽힘 및 비틀림 강도를 증가시켜 블레이드 전체 수명을 개선함이 입증되었다.

"이보플랩의 수명에 따라 최대 20년 최장 수명 이후 1.2~2.6년 연장이 가능할 수 있습니다."라고 프랑크 코르텐슈테데는 설명한다. "매우 높은 수준의 기술 이전이 달성되었습니다. 이러한 대규모 유동 엘리먼트 레트로피팅은 현재 절대적인 예외입니다. 그럼에도 이 연구 프로젝트는 상당한 긍정적 잠재 효과를 보여줍니다."

이보블레이드와 파트너들에 따르면 이보플랩은 이론적으로 블레이드 루트 영역이 날씬한 설계인 모든 풍력 터빈에 설치 가능하지만, 해당 블레이드 타입의 개별 특성에 맞게 조정되어야 한다.

"레트로피팅 유동 엘리먼트가 항상 선택지는 아니고 터빈의 초기 설계와 특징은 시스템 제조사에게 달려 있지만, 미래 기술을 바라보는 이런 연구 프로젝트에 참여하고 지원하게 되어 매우 기쁩니다."라고 도이체 빈트테크닉 AG 디렉터 마티아스 브란트는 덧붙인다. "결과가 올바른 방향으로 나아가고 있으며 업계 전체에 도움이 되고 있습니다!"