Στο πρόσφατο"Διάσκεψη Τεχνολογίας Υπεράκτιας Αιολικής Ενέργειας στην Κίνα,"μια κεντρική ομιλία πραγματοποιήθηκε από τον γενικό διευθυντή της υπεράκτιας γραμμής προϊόντων. Τόνισε ότι τα σημερινά σημεία συμφόρησης στις υπεράκτιες ανεμογεννήτριες της Κίνας βρίσκονται στα πτερύγια και στα κύρια ρουλεμάν. Δεδομένης της υψηλής ζήτησης για υπεράκτιες ανεμογεννήτριες, είναι σημαντικό για τους κατασκευαστές να επικεντρωθούν στην παροχή λύσεων που διασφαλίζουν την απόδοση της επένδυσης με βάση τις διαθέσιμες αλυσίδες εφοδιασμού, υποστηρίζοντας έτσι τη βιώσιμη ανάπτυξη της υπεράκτιας αιολικής ενέργειας στην Κίνα.

Ταξίδι ανάπτυξης πτερυγίων ανεμογεννητριών

Ανασκοπήθηκε η εξέλιξη των πτερυγίων ανεμογεννητριών στην Ευρώπη και την Κίνα. Μεταξύ 1991 και 2015, η Κίνα ήταν οπαδός όσον αφορά την ισχύ του στροβίλου και το μέγεθος των πτερυγίων. Ωστόσο, μέχρι το 2017, η Κίνα είχε αναπτύξει μια ανεμογεννήτρια με διάμετρο 171 μέτρα, ξεπερνώντας τα 164 μέτρα της Ευρώπης. Μέχρι το 2019, τόσο η Ευρώπη όσο και οι ΗΠΑ παρουσίασαν ακόμη μεγαλύτερες τουρμπίνες με διάμετρο 220 μέτρων. Αυτή η ισοτιμία στο μέγεθος της τουρμπίνας σημαίνει ότι η Κίνα και η Ευρώπη βρίσκονται τώρα σε παρόμοιο επίπεδο στην ανάπτυξη υπεράκτιων ανεμογεννητριών.

Προκλήσεις και Καινοτομίες στην Αιολική Ενέργεια

Σύμφωνα με ένα διάσημο παγκόσμιο επιστημονικό περιοδικό, καθώς οι υπεράκτιες ανεμογεννήτριες αυξάνονται σε μέγεθος, ο τομέας της αιολικής ενέργειας αντιμετωπίζει σημαντικές προκλήσεις στην αεροδυναμική, τη δομική δυναμική και την υδροδυναμική. Η έρευνα σε αυτούς τους θεμελιώδεις επιστημονικούς τομείς δεν συμβαδίζει με τις αυξανόμενες διαμέτρους των στροβίλων. Σε αντίθεση με την αεροπορική βιομηχανία, η οποία δεν έχει δει το άνοιγμα των φτερών των αεροσκαφών να ξεπερνά τα 80 μέτρα ακόμη και μετά από έναν αιώνα, η βιομηχανία αιολικής ενέργειας, σε λιγότερο από τέσσερις δεκαετίες, έχει φτάσει σε διάμετρο τουρμπίνας 200 μέτρων.

Τονίστηκε η σημασία της σταδιακής προόδου στη μηχανική και τις τεχνολογικές προόδους. Η αύξηση του μήκους της λεπίδας απαιτεί καινοτομίες στα υλικά και τις τεχνολογίες κατασκευής. Το να βασιζόμαστε αποκλειστικά στις υπάρχουσες τεχνολογίες για την αύξηση του μεγέθους των πτερυγίων είναι ανεπαρκές για να υποστηρίξουμε την περαιτέρω ανάπτυξη της υπεράκτιας αιολικής ενέργειας.

Η ανάγκη για υλικά πέπλου από ανθρακονήματα

Για να υποστηρίξει μακρύτερες υπεράκτιες λεπίδες, η βιομηχανία πρέπει να τολμήσει"αχαρτογράφητη περιοχή"από υλικά πέπλου από ίνες άνθρακα. Αυτή η μετάβαση αντικατοπτρίζει την κατάσταση πριν από μια δεκαετία, όταν η Κίνα έπρεπε να αδειοδοτήσει σχέδια λεπίδων από ευρωπαϊκές εταιρείες, με βασικά υλικά και εξοπλισμό που προέρχονται από γερμανικές ή ιαπωνικές εταιρείες. Μεγάλες επενδύσεις καλουπιού, μεγάλα χρονοδιαγράμματα και ανώριμες τεχνολογίες διεργασίας περιπλέκουν περαιτέρω την ανάπτυξη, καθιστώντας την αποτελεσματικότητα επεξεργασίας των λεπίδων μεγάλου μεγέθους σημαντικά χαμηλότερη από αυτή των λεπίδων mainstream κατά 3-4 φορές. Αυτό αποτελεί σημαντικό εμπόδιο στη διασφάλιση της βιωσιμότητας του έργου υπό τα τρέχοντα σενάρια μεγάλης κλίμακας υπεράκτιων εγκαταστάσεων αιολικής ενέργειας στην Κίνα. Το πέπλο από ίνες άνθρακα είναι απαραίτητο για την επόμενη γενιά ανεμογεννητριών, καλύπτοντας τόσο την ανάγκη για ιδιότητες αντοχής όσο και ελαφρού βάρους.

Προκλήσεις στην Εφοδιαστική Αλυσίδα Κύριου Ρουλεμάν

Το κύριο ρουλεμάν είναι ένα άλλο σημείο συμφόρησης, που προκύπτει από προκλήσεις σχεδιασμού, ζητήματα εφοδιαστικής αλυσίδας και πολυπλοκότητες εγκατάστασης. Συγκεκριμένα, η αλυσίδα εφοδιασμού για μεγάλα ρουλεμάν υπεράκτιων στροβίλων αντιμετωπίζει τρεις βασικές προκλήσεις:

1. Η διάμετρος του κύριου δακτυλίου ρουλεμάν υπερβαίνει συχνά τα 2 μέτρα, ξεπερνώντας την ικανότητα των περισσότερων διαθέσιμων εργαλειομηχανών.

2. Υπάρχουν μόνο δύο κύριοι προμηθευτές, οι οποίοι απαιτούν κράτηση χωρητικότητας τουλάχιστον ένα χρόνο νωρίτερα.

3. Οι εγχώριοι προμηθευτές δεν διαθέτουν επί του παρόντος τις δυνατότητες σχεδιασμού και επεξεργασίας για τόσο μεγάλα ρουλεμάν.

Λύσεις και καινοτομίες στην τεχνολογία ρουλεμάν

Η υιοθέτηση της τεχνολογίας διπλός SRB για διαμορφώσεις κύριας έδρασης εξασφαλίζει υποστήριξη για τουρμπίνες 5-6 MW με διάμετρο εντός 1,5 μέτρων. Αυτή η λύση, που υποστηρίζεται από μια ισχυρή παγκόσμια αλυσίδα εφοδιασμού, επιτρέπει τη συμμετοχή τοπικών προμηθευτών στο σχεδιασμό και την παραγωγή. Αντίθετα, οι τεχνολογίες που απαιτούν μεγαλύτερες διαμέτρους, όπως το διπλό TRB και το DRTRB, αντιμετωπίζουν σημαντικές προκλήσεις χωρητικότητας και απόδοσης.

Βελτιστοποίηση της απόδοσης υπεράκτιων ανεμογεννητριών

Παρά τις προκλήσεις, η εταιρεία παραμένει σίγουρη για την παροχή υπεράκτιων λύσεων αιολικής ενέργειας που αποφέρουν θετικές επενδυτικές αποδόσεις. Δημιουργήθηκε ένας ολοκληρωμένος χάρτης του ισοπεδωμένου κόστους ενέργειας (LCOE) για τα υπεράκτια αιολικά πάρκα της Κίνας, καθοδηγώντας τον ορισμό του στροβίλου και βοηθώντας τους προγραμματιστές να εντοπίσουν κερδοφόρα έργα. Η εστίαση δεν είναι στη χωρητικότητα του στροβίλου αλλά στο LCOE, με την παραγωγή ενέργειας να είναι ο πιο κρίσιμος παράγοντας.

Περιφερειακές Προσαρμογές και Ανάλυση Ευαισθησίας LCOE

Διαφορετικές περιοχές απαιτούν διαφορετικούς συνδυασμούς ισχύος στροβίλου και διαμέτρου ρότορα για τη βελτιστοποίηση του LCOE. Η εταιρεία διεξήγαγε αναλύσεις ευαισθησίας LCOE για περιοχές με ισχυρό άνεμο όπως το Φουτζιάν, περιοχές με χαμηλό άνεμο όπως το Γκουανγκσί και περιοχές με χαμηλό άνεμο όπως το Zhejiang. Τα ευρήματα δείχνουν ότι οι ανεμογεννήτριες 6-8 MW είναι οι βέλτιστες για σενάρια ισχυρού ανέμου, ενώ οι ανεμογεννήτριες 4-6 MW είναι οι καλύτερες για σενάρια χαμηλού έως μεσαίου χαμηλού ανέμου. Οι χαμηλότερες ταχύτητες ανέμου απαιτούν μεγαλύτερες διαμέτρους ρότορα και αντίστροφα. Η χρήση Ανθρακας Ινα Βέλο σε αυτές τις τουρμπίνες είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη της επιθυμητής απόδοσης και αποδοτικότητας.

Αντιμετώπιση των απωλειών μετάδοσης σε υπεράκτια αιολικά πάρκα

Τα υπεράκτια αιολικά πάρκα της Κίνας αντιμετωπίζουν μεγαλύτερες απώλειες από ό,τι τα ευρωπαϊκά αντίστοιχα, λόγω της πυκνότερης διάταξης, της χαμηλότερης ταχύτητας ανέμου και της πιο σταθερής ατμόσφαιρας. Μια αξιολόγηση σχεδόν 1,5 GW χωρητικότητας υπεράκτιων στροβίλων αποκάλυψε ότι οι αρχικές εκτιμήσεις για τις απώλειες μετάδοσης ήταν περίπου 2% πολύ χαμηλές. Οι προσπάθειες για τη μείωση των απωλειών αφύπνισης μέσω της τεχνολογίας ομαδικού ελέγχου αφύπνισης έχουν οδηγήσει σε αύξηση 3-4% στην παραγωγή ενέργειας. Καθώς οι διατάξεις των υπεράκτιων αιολικών πάρκων γίνονται πιο πυκνές, η αξία της τεχνολογίας ομαδικού ελέγχου αφύπνισης γίνεται όλο και πιο σημαντική. Η εφαρμογή του πέπλου από ίνες άνθρακα στη σχεδίαση της λεπίδας όχι μόνο βελτιώνει την απόδοση αλλά και μετριάζει τον αντίκτυπο των απωλειών μετάδοσης.