Плавающая морская ветроэнергетика обещает стать вертикальным

Jul 25, 2023

Ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT), долгое время отходившие на периферию ветроэнергетики, могут получить новую жизнь на плавучих платформах.

Шведская фирма SeaTwirl в последнее время произвела фурор своей плавучей конструкцией VAWT, включая объявление на этой неделе о том, что она получила патент в Китае, который, как ожидается, через несколько лет станет крупнейшим в мире рынком морской ветроэнергетики.

Патент, также недавно одобренный в США по данным SeaTwirl, касается конструкции, которая позволит заменять генератор и корпус подшипника прямо над поверхностью воды на лодке, что сокращает затраты на установку и обслуживание, а также сводит к минимуму время простоя.

Большая часть хрупкого оборудования стандартных морских ветряных турбин с горизонтальной осью расположена высоко над водой, что делает ремонт более трудным и опасным.

В прошлом месяце SeaTwirl заявила, что получила поддержку оффшорной логистической компании NorSea и бельгийской Colruyt Group для проекта стоимостью 70 миллионов шведских крон (7 миллионов долларов) по созданию прототипа плавучего VAWT мощностью 1 мегаватт. Планируется построить прототип S2 в 2020 году, скорее всего, в Норвегии, сообщил GTM генеральный директор SeaTwirl Габриэль Стрэнгберг.

Поток заявлений SeaTwirl появился после того, как исследование, проведенное в прошлом году американскими Национальными лабораториями Сандии, показало, что у VAWT есть значительный потенциал для снижения стоимости морской ветроэнергетики на плавучих платформах.

Пятилетнее исследование стоимостью 4,1 миллиона долларов показало, что VAWT потенциально могут снизить стоимость плавучих морских ветряных турбин, их установку и обслуживание, устранив необходимость в коробках передач, высокоскоростных валах, системах рыскания и гондолах, которые все подвержены неисправностям.

Но главная привлекательность VAWT по сравнению с ветряными турбинами с горизонтальной осью (HAWT) в морском контексте заключается в том, что они потенциально могут работать с более дешевыми плавучими платформами.

«Для плавучего морского ветрогенератора платформа вносит наибольший вклад в приведенную стоимость электроэнергии», - сообщил GTM руководитель исследования доктор Брэндон Эннис из отдела ветроэнергетических технологий компании Sandia.

«Если у вас есть немного более дорогой ротор, но стоимость платформы существенно снижается, это может стать преимуществом системы».

Ожидается, что плавучие морские ветровые электростанции, хотя и находятся в зачаточном состоянии, начнут развиваться в 2020-х годах, поскольку их стоимость снизится, а многие из лучших площадок для морских ветряных электростанций на мелководье будут израсходованы.

Большой проблемой для HAWT на плавучих платформах является то, что многие из более тяжелых компонентов турбины, таких как трансмиссия и генератор, находятся высоко над водой.

Это создает большой опрокидывающий момент, который плавучей платформе приходится стабилизировать, обычно за счет увеличения массы основания. В VAWT, таких как конструкция Дарье, изученная в Сандиа, все тяжелые компоненты будут располагаться в основании турбины.

Это не только повысит его стабильность, но также облегчит и удешевит проведение технического обслуживания и ремонта.

Еще одним преимуществом VAWT является то, что, в отличие от HAWT, они нечувствительны к изменению направления ветра, когда ветер меняет направление с высотой.

Наконец, по данным специализированной аналитической компании Quest Floating Wind Energy, VAWT могут помочь преодолеть эффекты следа, связанные с ветряными электростанциями на базе HAWT.

«Промышленность ищет турбины все большего размера», — сказал Эрик Рийкерс, директор Quest по развитию рынка и стратегии. «Турбина GE мощностью 12 мегаватт имеет длину 220 метров. Это означает, что поплавки должны быть расположены на расстоянии около 1,5 километров друг от друга, что приводит к большим затратам на прокладку кабелей».

Напротив, по его словам, исследования, проведенные во Франции, показывают, что два VAWT, размещенные на одном поплавке, фактически улучшат производительность друг друга, уменьшая потребность в прокладке кабелей и делая эту технологию хорошим выбором для стесненных условий, таких как озера.

Крайне важно также, что, хотя более крупные HAWT все больше усложняют работу плавучих фундаментов, в случае VAWT увеличение размера может улучшить производительность и экономическую эффективность. «Оффшоры позволяют повысить эффективность масштабирования», — сказал Эннис.