I takt med att Kinas ekonomiska utveckling fortsätter, ökar efterfrågan på energi samtidigt. Att möta denna energiefterfrågan via fossila bränslen blir allt mer oönskat, eftersom det innebär miljö- och klimatrisker.

En lösning är att anamma förnybara energikällor, som vindkraft, och den har upplevt en snabb tillväxt inom Kina under det senaste decenniet. Men många vindkraftsparker byggs inom områden med hög seismisk aktivitet.

I Journal of Renewable and Sustainable Energy , presenterar forskare från Changzhou University och Beijing University of Technology sitt arbete med att utforska det dynamiska beteendet hos vindkraftverk som utsätts för kombinerad vind-jordbävningsbelastning.

Gruppen upptäckte att förändringar i vinden ökar och minskar vindkraftverkets svarsamplitud under svaga respektive kraftiga jordbävningar.

"Ingångsvinkeln för jordbävningar påverkar vindkraftverkens seismiska respons, på grund av asymmetrin hos aerodynamisk dämpning och bladstyvhet", säger Xiuli Du, en medförfattare från Beijing University of Technology. "Båda vind- och jordbävningens markrörelse inducerar vindkraftverkens vibrationer, särskilt bladen, vilket förändrar den aerodynamiska belastningen som verkar på bladen."

Moderna storskaliga vindturbiner använder reglerteknik med variabel hastighet och variabel stigning, vilket innebär att deras dynamiska beteende påverkas av styrenheten.

"Därför visar det dynamiska svaret från vindkraftverk under vind-jordbävningsexcitation kopplingseffekten av aeroservoelasticitet - interaktionerna mellan de tröghets-, elastiska och aerodynamiska krafterna som uppstår när en elastisk kropp utsätts för ett vätskeflöde," sa Du. "Vind- och markrörelse är också slumpmässiga vektorfält, med komplexa tidsdomäner och rumsliga osäkerheter involverade när de kombineras."

Överraskande fann forskarna att vinden samtidigt utövar en dynamisk belastnings- och dämpningseffekt på vindkraftverkens seismiska respons. Så de varnar för att endast en av dessa två effekter kan leda till felaktiga eller till och med felaktiga slutsatser.

"Vårt arbete kan styra bestämningen av vind-jordbävningskombinationer för den seismiska designen av vindturbiner och direkt hjälpa till att designa vindturbinstrukturer", säger Du.

Stödtorn för vindkraftverk som är belägna inom seismiskt aktiva områden i Kina inkluderar vanligtvis inte redundanta stöd, så om ett misslyckas kan det resultera i en kollaps av turbinerna.

"Medan vindkraft omvandlas till elektricitet är vindkraftverk i driftläge under större delen av sin livslängd, vilket gör det viktigt att studera vindkraftverkens dynamiska beteende under vind-jordbävningsbelastning", säger Du.