Инжиниринговые услуги по всей
России с 2004 года
Услуги компании DMSTR

Есть вопросы? Звоните!

+7 (495) 989-51-26 Обратный звонок

рус/eng

Курс в глубину

                Array
(
    [CATEGORY_ID] => 1096
    [AUTHOR_ID] => 0
    [AUTHOR_FULL_NAME] => Джон Косовац
    [AUTHOR_PHOTO_ID] => 3516
    [AUTHOR_PHOTO] => /upload/iblock/20b/DMSTR_ICO.png
    [AUTHOR_PROFESSION] => 
    [ID] => 1190
    [CODE] => 
    [IBLOCK_ID] => 7
    [SORT] => 500
    [DATE_CREATE] => 26.04.2016 15:08:59
    [NAME] => Курс в глубину
    [ACTIVE] => Y
    [COUNTER] => 1411
    [CATEGORY_NAME] => Зарубежный опыт
    [CATEGORY_CODE] => #
    [TAGS] => Array
        (
        )

    [PREVIEW_PICTURE] => /upload/iblock/a03/24027-1.jpg
    [PREVIEW_PICTURE_ID] => 1807
    [PREVIEW_TEXT] => 

Энергия ветра является одним из наиболее быстро развивающихся источников электроэнергии в Соединенных Штатах. В соответствии с информацией Управления по энергетической информации США, за последние пять лет на ветровые турбины приходилось 30% всех новых генерирующих мощностей. Но стоит произнести всего два слова  "Cape Wind", и Вы сразу вспомните, насколько непопулярны могут быть ветроэлектростанции.

[DETAIL_TEXT] =>

Курс в глубину

Речь о проекте, теперь полностью ушедшем в небытие, который заключался в установке 130 ветровых турбин в проливе Нантакет-Саунд. Местные жители при поддержке нескольких транжир, сказали «Нет». Споры о риске для окружающей среды, флоры и фауны, а также нарушении вида на море взяли верх.

Но предположим, что удалось бы избежать возведения крупных инженерных сооружений на океаническом дне. И если турбины были бы за горизонтом, вне поля зрения с берега, они не нарушили бы вид. Таковы некоторые из причин, почему ветроэнергия движется на глубину.

Для морского инженерного дела этот шаг сопряжен с рядом трудноразрешимых вопросов.

"Цель состоит в том, чтобы остаться за горизонтом", - говорит Хабиб Дагер, директор «Центра  Перспективных структур и Композитов» Университета Мэна и глава коммерческого предприятия по размещению ветряных турбин на плавающей платформе в заливе Мэн. "Кроме того, чем дальше от берега, тем характеристики ветра благоприятнее".

Но попасть туда было непросто. Строительство в неглубокой (до 50 метров) воде позволяет разработчикам экономически привязать платформу к морскому дну с использованием различных оснований. Продвижение в более глубокие воды требует некой плавучей платформы, свободно привязанной ко дну океана, на которой будет закреплена турбина и ее башня. Хотя плавучие платформы не новы (нефтяные и газовые компании располагают очень большими натяжными опорами платформ с избыточной плавучестью и другими типами платформ для бурения и обработки), у ветровых турбин есть ряд собственных специфических проблем.

Платформа должна быть меньше, но в состоянии выдержать одну башню в 80 метров высотой для  машины на 6 МВт с диаметром ротора 154 метра и оставаться устойчивой при высоких волнах и сильных ветрах.

Шестимегаватные турбины – настоящее чудо для отрасли, но большие машины еще предстоит научиться устанавливать в глубокой воде.

Разработчики постепенно продвигаются вперед, тренируясь на небольших, в основном экспериментальных плавучих турбинах.
Норвежский энергетический гигант «Statoil» является лидером в этой области. В 2009 году
компания установила 2,3 МВт плавающую турбину с 100-метровой SPAR-платформой в Северном море. Плавучая платформа SPAR представляет собой цилиндрический буй, заполненный балластом и опускающийся глубоко под воду для обеспечения устойчивости. После недавнего ухода из ветропарка в заливе Мэн компания теперь планирует построить 30 МВт установку у берегов  Шотландии с использованием 6 МВт турбин.

Курс в глубину1

В США компании «Principle Power» и «DeepWater Wind» (Сиэтл) объединились, чтобы привнести технологию полупогруженной буровой платформы компании «Principle Power» на Западное побережье. С 2011 года «Principle Power»  успешно эксплуатирует пилотный 2 МВт проект у берегов Португалии. Сейчас команда готова приступить к 30 МВт проекту, состоящему из 6 МВт  ветровых турбин в 18 милях от города Кус-Бей, штат Орегон. Проект получил финансирование в размере 47 млн. долларов США от Департамента энергетики. Треугольная полупогружная платформа – её ещё называют WindFloat – будет больше, чем прототип, использующая три связанные друг с другом стальных колонны высотой 27,5 метров и 10,5 метров диаметром. 6 МВт ветровая турбина должна быть прикреплена к верхней части одной из колонн. Каждая колонна будет оснащена большой пластиной, улавливающей движение воды у ее основания.

Балласт откачивается в колонны, чтобы достичь 20-метровую осадку. Пластины действуют как амортизаторы для обеспечения стабильности, которая усиливается системой оптимизации дифферентовки корпуса, использующей ряд инструментов, которые измеряют океанические течения, скорость и направление ветра. Данные поступают в систему управления насосов, которые по мере необходимости перекачивают водяной балласт между колоннами для обеспечения  стабильности и выдерживания вертикали. В Университете Мэна совместно с его проектом «DeepCwind consortium» построили прототип 6 МВт турбины в масштабе 1:8 и успешно эксплуатируют его в заливе Мэн. Названная VolturnUS, это треугольная полупогруженная платформа, изготовленная из бетона и стали, поддерживает 65-футовую стекловолоконную башню с турбиной в 20 кВт. После годичного испытания у побережья города Кастин (Castine) в штате Мэн к 2018 году компания планирует ввести в эксплуатацию полномасштабную турбину при финансовой поддержке со стороны государства.

Пожалуй, самым амбициозным проектом можно считать $232 миллионную установку консорциума японских университетов, производственных и конструкторских фирм в районе  побережья Фукусимы (Япония).

Японское правительство профинансировало проект после аварии на АЭС Фукусима, которая заставила правительство закрыть все реакторы и начать думать об альтернативных источниках энергии. Ветер открытого моря был привлекательным, а плавучие платформы стали необходимостью, так как морское дно у берегов Японии резко уходит в глубину.

Курс в глубину2

В 2013 году пилотная 2 МВт турбина на V-образной полупогружной платформе была установлена в 20 км от береговой линии. Она дополняется плавучей 66 кВ подстанцией, установленной на платформе SPAR. На cледующем этапе группа проводила испытания 7 МВт ветровой турбины, которая использует гидравлическую систему передачи «Mitsubishi Heavy Industries». Установка была назначена на конец 2014 года, но была отложена. Пресс-секретарь лидера консорциума Marubeni Corp. заявил, что тестирование еще не завершено. Установка второй турбины на 7 МВт также переносится на следующий год.

Инженеры и разработчики два года назад как раз обращали внимание на необходимость развития глубоководных турбин. В 2013 году Европейская ассоциация ветроэнергетики призвала к разработке и проверке инструментов моделирования и численных кодов, которые имитируют поведение всей структуры. Кроме всего прочего, Европейская ассоциация ветроэнергетики рекомендовала оптимизировать конструкцию и размер турбины для плавучих конструкций, улучшить методы оценки ветра и волн, улучшить системы швартовки систем, а также использовать исследования относительно эффекта турбулентности.

«Конечно, спустя три года индустрия развивается», - говорит Доминик Роддиер, главный директор по технологиям «Principle Power». «С одной стороны, американское бюро судоходства разработало правила для удаленных от берега ветровых турбин. Теперь есть на что ориентироваться». С другой стороны, инструменты моделирования продвинулись вперед и позволяют прогнозировать реакцию ветровой турбины и ее подструктуры. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии («NREL») города Голден (штат Колорадо) работает, чтобы тестировать инструменты моделирования глубоководных ветровых турбин. Ее проект OC3 (Оffshore Code Comparison Collaboration), завершенный в 2010 году, стал первым международным проектом по проверке инструментов моделирования с использованием SPAR-платформы компании «Statoil».

За этим последовал проект OC4, который анализировал 5 МВт турбину, установленную на плавающей полупогруженной платформе, используя в качестве основы замысел «DeepCwind». OC4 (продолжение OC3) сделал шаг вперед в анализе, сфокусировавшись на  увеличенной  гидродинамической сложности полупогружной платформы по сравнению со  SPAR-платформой. «Мы начали с проектирования наземных инструментов. У нас были инструменты моделирования для прогнозирования производительности турбины без учета движения базы», - говорит Уолтер Мьюзиэл, ведущий инженер «NREL».

"С добавлением плавучих платформ, работа турбин стала гораздо более сложной. К аэродинамической нагрузке добавилась и гидродинамическая".

Лаборатория  использует инструмент CAE, который они называют FAST. Согласно «NREL», FAST-турбина соединяет модели аэродинамики и гидродинамики для морских конструкций, а также динамические модели управленческих и электрических систем (сервопривод), и, наконец,  структурные (эластичные) динамические модели для достижения сочетания нелинейного аэро-, гидро-, сервоэластичного моделирования во времени.

Курс в глубину3

Теперь исследователи «NREL» движутся к следующему шагу: OC5 для подтверждения  «прибрежных» инструментов моделирования ветра через сравнение смоделированных ответов с фактическими данными от существующих структур. На этом шаге будут изучены три структуры с использованием данных с плавающих и укрепленных платформ, а также от масштабируемых испытаний и полномасштабных тестирований в открытом океане. "Наша способность моделировать больше не является проблемой", - говорит Хабиб Дагер. "И наша способность делать прогноз больше не является предметом озабоченности. Потребовалось много работы, чтобы убедиться в этом".

Дагер поделился, что тестирование, подтверждение и проверка прототипа DeepCwind были выполнены с участием всех 30 членов консорциума, независимых от «NREL», и включали в себя четыре внутренних и внешних тестирования, лабораторные тестирования и тестирования в резервуаре с использованием модели с масштабом 1:50, и, наконец, сооружение и сбор данных с модели в масштабе  1:8. "Мы смогли измерить производительность, и это дало нам уникальный набор данных", - сказал он. "Нам удалось собрать много данных в течение короткого периода времени. Мы взяли эти данные и сравнили их с нашими моделями".

Консорциум установил более 50 инструментов по модели VolturnUS для измерения волн, течения, температуры, натяжения, производительности турбин и нагрузки причальных сооружений. Дагер остался доволен своим выступлением. Он отметил следующее: измерения подтвердили, что крен и максимальное ускорение обтекателя ветровой турбины были в пределах 14-16% от того, что 6 МВт турбина испытала бы на расстоянии 10 миль от берега.

Полупогружная платформа DeepCwind изготовлена из преднапряженного железобетона, который был выбран в результате тестирования множества различных разработок. "Каждое решение имеет свои плюсы и минусы, и все являются жизнеспособными", - говорит Дагер. "Для нас бетонный вариант имеет намного больше смысла. Все сводится к экономической эффективности". DeepCwind опирается на членов консорциума и подрядчика Cianbro Corp. для осуществления постройки корпуса и сбора турбины в прибрежной зоне. Оттуда ее можно будет отбуксировать на место работы. Роддиер, тем временем, отметил, что «Principle Power» довольна дизайном стальных конструкций WindFloat.

"Мы установили наши цели с помощью прототипа", - говорит Роддиер. "Мы доказали, что можем работать в высоких океанских волнах". Он добавил, что турбины WindFloat у берегов Португалии сгенерировали 12 гигаватт-часов электроэнергии с 2011 года. "Сейчас мы находимся в предварительной коммерческой фазе, пытаясь доказать, что технология финансово жизнеспособна", - сообщил он. "Опыт проекта-прототипа является ключевым фактором".

Сокращение затрат имеет решающее значение для «небереговых» разработчиков.

В мелких водах подрядчики экономически могут построить стационарную платформу, а также установить турбину и ее башню. На глубине плавающие платформы имеют больше смысла, хотя они и велики по размеру. Кроме башни они должны поддерживать, по меньшей мере, 350 метрических тонн, вес гондолы и ротора лопастей 6 МВт турбины Siemens с прямым приводом, которая, как утверждает компания, является самой легкой в своем классе.

Курс в глубину4

В открытом море гондола будет на 100 метров возвышаться над водой, плюс 75-метровые роторные лопасти будут подниматься еще на 75 метров в высоту. Плавающие платформы вместе с ветровыми турбинами и башнями строятся в контролируемых условиях на суше и затем отбуксировываются на соответствующий производственный участок. Там к ним добавляется больше балласта – 6 МВт турбине потребуется от 20 до 25 метров осадки – и платформа закрепляется швартовыми тросами. Такая стратегия позволяет руководителям проекта избежать более дорогостоящих морских перевозок и затрат на строительство. "Только глубоководный кран стоит 122 000 долларов в день", - делится Роддиер.

DeepCwind использует композитную башню для уменьшения коррозии, что имеет решающее  значение для долгосрочной эксплуатации и технического обслуживания, а также сокращения расходов. Более легкая башня позволяет использовать меньшие платформы. "Мы хотели уменьшить вес верхней части конструкции," - говорит  Дагер. “За счет уменьшения каждой тонны веса башни,  можно уменьшить от двух до трех тонн веса корпуса”.

В США разработчики обращаются к полупогруженным плавучим платформам, которые могут быть построены на суше и транспортированы к месту эксплуатации.

SPAR-платформы, которые достигают длиной 300 футов и диаметром в 20 футов, предназначены для поддержки большой ветровой турбины. Их транспортировка и установка стоит выше при удалении уже на 20 км от берега. Турбина должна быть установлена в море позже. "Нужно возвращаться с краном и баржей", - говорит Дагер. "Это сложно и дорого." Он считает, что SPAR-платформы экономически оправданы только в определенных условиях. «Statoil» имеет преимущество от строительства SPAR-платформ рядом с глубоководными фьордами, где он может быть настроен и спущен на воду рядом с берегом в контролируемых условиях, а затем отбуксирован на место эксплуатации. В Японии, SPAR Фукусима и его подстанция собирались на верфи, но представитель сказал, что его глубокую 32-футовую осадку было трудно буксировать через мелководье рядом с берегом.

Курс в глубину5

Роддиер считает, что в долгосрочной перспективе плавающие конструкции легче ремонтировать. Для капитального ремонта или модернизации электростанций с заменой основного оборудования вся структура может быть отбуксирована обратно на берег вместо найма океанских барж и кранов для длительного отключения электроэнергии. "Мы планируем, что их жизненный цикл составит 60 лет", - сказал Дагер. "Большинство платформ сейчас имеют 20-25-летний срок службы. Но после 20 лет, если конструкция буксируется обратно к берегу для капитального ремонта, можно получить три цикла по 20 лет".

"Наша цель состоит в том, чтобы конкурировать с другими формами электроэнергии к 2020-м годам"

- делится  Дагер. Роддиер подтверждает: "После элиминирования грантов баланс проекта должен быть положительным. Мы уделяем внимание многим аспектам для достижения большей экономической эффективности.  Но с ветрами открытых морей, если затраты не будут уменьшены, проект не состоится".

[NO_AUTH_TEXT] => <p> <img width="740" alt="Курс в глубину" src="/upload/medialibrary/1399856674_vetropark-na-britanskom-poberezhe.jpg" height="534" title="Курс в глубину"><br> </p> <p> Речь о проекте, теперь полностью ушедшем в небытие, который заключался в установке 130 ветровых турбин в проливе Нантакет-Саунд. Местные жители при поддержке нескольких транжир, сказали «Нет». Споры о риске для окружающей среды, флоры и фауны, а также нарушении вида на море взяли верх. </p> <p> Но предположим, что удалось бы избежать возведения крупных инженерных сооружений на океаническом дне. И если турбины были бы за горизонтом, вне поля зрения с берега, они не нарушили бы вид. Таковы некоторые из причин, почему ветроэнергия движется на глубину. </p> <div class="blockquote-background"> <p> Для морского инженерного дела этот шаг сопряжен с рядом трудноразрешимых вопросов. </p> </div> <p> "Цель состоит в том, чтобы остаться за горизонтом", - говорит Хабиб Дагер, директор «Центра  Перспективных структур и Композитов» Университета Мэна и глава коммерческого предприятия по размещению ветряных турбин на плавающей платформе в заливе Мэн. "Кроме того, чем дальше от берега, тем характеристики ветра благоприятнее". </p> [DETAIL_URL] => /articles/1190/ [ON_MAIN_PAGE] => [ON_MAIN_PAGE_ID] => 0 [AUTHOR_EMAIL] => [AUTHOR_PHONE] => [PREVIEW_TEXT_FORMATTED] =>

Энергия ветра является одним из наиболее быстро развивающихся источников электроэнергии в Соединенных Штатах. В соответствии с информацией Управления по энергетической информации США, за последние пять лет на ветровые турбины приходилось 30% всех новых генерирующих мощностей. Но стоит произнести всего два слова «Cape Wind», и Вы сразу вспомните, насколько непопулярны могут быть ветроэлектростанции.

[DETAIL_TEXT_FORMATTED] => [ELEMENT_META_TITLE] => Строительство стационарных ветряных платформ в море )
Курс в глубину
DMSTR - инжиниринговые услуги для бизнеса

Энергия ветра является одним из наиболее быстро развивающихся источников электроэнергии в Соединенных Штатах. В соответствии с информацией Управления по энергетической информации США, за последние пять лет на ветровые турбины приходилось 30% всех новых генерирующих мощностей. Но стоит произнести всего два слова  "Cape Wind", и Вы сразу вспомните, насколько непопулярны могут быть ветроэлектростанции.

Курс в глубину

Речь о проекте, теперь полностью ушедшем в небытие, который заключался в установке 130 ветровых турбин в проливе Нантакет-Саунд. Местные жители при поддержке нескольких транжир, сказали «Нет». Споры о риске для окружающей среды, флоры и фауны, а также нарушении вида на море взяли верх.

Но предположим, что удалось бы избежать возведения крупных инженерных сооружений на океаническом дне. И если турбины были бы за горизонтом, вне поля зрения с берега, они не нарушили бы вид. Таковы некоторые из причин, почему ветроэнергия движется на глубину.

Для морского инженерного дела этот шаг сопряжен с рядом трудноразрешимых вопросов.

"Цель состоит в том, чтобы остаться за горизонтом", - говорит Хабиб Дагер, директор «Центра  Перспективных структур и Композитов» Университета Мэна и глава коммерческого предприятия по размещению ветряных турбин на плавающей платформе в заливе Мэн. "Кроме того, чем дальше от берега, тем характеристики ветра благоприятнее".

Присоединяйтесь к более 3 тыс. наших подписчиков. 1 раз в месяц мы будем отправлять на ваш email дайджест лучших материалов, опубликованных у нас на сайте, на странице в LinkedIn и Facebook.


Заполняя форму Вы соглашаетесь с нашей политикой конфиденциальности и даете согласие на рассылку

Но попасть туда было непросто. Строительство в неглубокой (до 50 метров) воде позволяет разработчикам экономически привязать платформу к морскому дну с использованием различных оснований. Продвижение в более глубокие воды требует некой плавучей платформы, свободно привязанной ко дну океана, на которой будет закреплена турбина и ее башня. Хотя плавучие платформы не новы (нефтяные и газовые компании располагают очень большими натяжными опорами платформ с избыточной плавучестью и другими типами платформ для бурения и обработки), у ветровых турбин есть ряд собственных специфических проблем.

Платформа должна быть меньше, но в состоянии выдержать одну башню в 80 метров высотой для  машины на 6 МВт с диаметром ротора 154 метра и оставаться устойчивой при высоких волнах и сильных ветрах.

Шестимегаватные турбины – настоящее чудо для отрасли, но большие машины еще предстоит научиться устанавливать в глубокой воде.

Разработчики постепенно продвигаются вперед, тренируясь на небольших, в основном экспериментальных плавучих турбинах.
Норвежский энергетический гигант «Statoil» является лидером в этой области. В 2009 году
компания установила 2,3 МВт плавающую турбину с 100-метровой SPAR-платформой в Северном море. Плавучая платформа SPAR представляет собой цилиндрический буй, заполненный балластом и опускающийся глубоко под воду для обеспечения устойчивости. После недавнего ухода из ветропарка в заливе Мэн компания теперь планирует построить 30 МВт установку у берегов  Шотландии с использованием 6 МВт турбин.

Курс в глубину1

В США компании «Principle Power» и «DeepWater Wind» (Сиэтл) объединились, чтобы привнести технологию полупогруженной буровой платформы компании «Principle Power» на Западное побережье. С 2011 года «Principle Power»  успешно эксплуатирует пилотный 2 МВт проект у берегов Португалии. Сейчас команда готова приступить к 30 МВт проекту, состоящему из 6 МВт  ветровых турбин в 18 милях от города Кус-Бей, штат Орегон. Проект получил финансирование в размере 47 млн. долларов США от Департамента энергетики. Треугольная полупогружная платформа – её ещё называют WindFloat – будет больше, чем прототип, использующая три связанные друг с другом стальных колонны высотой 27,5 метров и 10,5 метров диаметром. 6 МВт ветровая турбина должна быть прикреплена к верхней части одной из колонн. Каждая колонна будет оснащена большой пластиной, улавливающей движение воды у ее основания.

Балласт откачивается в колонны, чтобы достичь 20-метровую осадку. Пластины действуют как амортизаторы для обеспечения стабильности, которая усиливается системой оптимизации дифферентовки корпуса, использующей ряд инструментов, которые измеряют океанические течения, скорость и направление ветра. Данные поступают в систему управления насосов, которые по мере необходимости перекачивают водяной балласт между колоннами для обеспечения  стабильности и выдерживания вертикали. В Университете Мэна совместно с его проектом «DeepCwind consortium» построили прототип 6 МВт турбины в масштабе 1:8 и успешно эксплуатируют его в заливе Мэн. Названная VolturnUS, это треугольная полупогруженная платформа, изготовленная из бетона и стали, поддерживает 65-футовую стекловолоконную башню с турбиной в 20 кВт. После годичного испытания у побережья города Кастин (Castine) в штате Мэн к 2018 году компания планирует ввести в эксплуатацию полномасштабную турбину при финансовой поддержке со стороны государства.

Пожалуй, самым амбициозным проектом можно считать $232 миллионную установку консорциума японских университетов, производственных и конструкторских фирм в районе  побережья Фукусимы (Япония).

Японское правительство профинансировало проект после аварии на АЭС Фукусима, которая заставила правительство закрыть все реакторы и начать думать об альтернативных источниках энергии. Ветер открытого моря был привлекательным, а плавучие платформы стали необходимостью, так как морское дно у берегов Японии резко уходит в глубину.

Курс в глубину2

В 2013 году пилотная 2 МВт турбина на V-образной полупогружной платформе была установлена в 20 км от береговой линии. Она дополняется плавучей 66 кВ подстанцией, установленной на платформе SPAR. На cледующем этапе группа проводила испытания 7 МВт ветровой турбины, которая использует гидравлическую систему передачи «Mitsubishi Heavy Industries». Установка была назначена на конец 2014 года, но была отложена. Пресс-секретарь лидера консорциума Marubeni Corp. заявил, что тестирование еще не завершено. Установка второй турбины на 7 МВт также переносится на следующий год.

Инженеры и разработчики два года назад как раз обращали внимание на необходимость развития глубоководных турбин. В 2013 году Европейская ассоциация ветроэнергетики призвала к разработке и проверке инструментов моделирования и численных кодов, которые имитируют поведение всей структуры. Кроме всего прочего, Европейская ассоциация ветроэнергетики рекомендовала оптимизировать конструкцию и размер турбины для плавучих конструкций, улучшить методы оценки ветра и волн, улучшить системы швартовки систем, а также использовать исследования относительно эффекта турбулентности.

«Конечно, спустя три года индустрия развивается», - говорит Доминик Роддиер, главный директор по технологиям «Principle Power». «С одной стороны, американское бюро судоходства разработало правила для удаленных от берега ветровых турбин. Теперь есть на что ориентироваться». С другой стороны, инструменты моделирования продвинулись вперед и позволяют прогнозировать реакцию ветровой турбины и ее подструктуры. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии («NREL») города Голден (штат Колорадо) работает, чтобы тестировать инструменты моделирования глубоководных ветровых турбин. Ее проект OC3 (Оffshore Code Comparison Collaboration), завершенный в 2010 году, стал первым международным проектом по проверке инструментов моделирования с использованием SPAR-платформы компании «Statoil».

За этим последовал проект OC4, который анализировал 5 МВт турбину, установленную на плавающей полупогруженной платформе, используя в качестве основы замысел «DeepCwind». OC4 (продолжение OC3) сделал шаг вперед в анализе, сфокусировавшись на  увеличенной  гидродинамической сложности полупогружной платформы по сравнению со  SPAR-платформой. «Мы начали с проектирования наземных инструментов. У нас были инструменты моделирования для прогнозирования производительности турбины без учета движения базы», - говорит Уолтер Мьюзиэл, ведущий инженер «NREL».

"С добавлением плавучих платформ, работа турбин стала гораздо более сложной. К аэродинамической нагрузке добавилась и гидродинамическая".

Лаборатория  использует инструмент CAE, который они называют FAST. Согласно «NREL», FAST-турбина соединяет модели аэродинамики и гидродинамики для морских конструкций, а также динамические модели управленческих и электрических систем (сервопривод), и, наконец,  структурные (эластичные) динамические модели для достижения сочетания нелинейного аэро-, гидро-, сервоэластичного моделирования во времени.

Курс в глубину3

Теперь исследователи «NREL» движутся к следующему шагу: OC5 для подтверждения  «прибрежных» инструментов моделирования ветра через сравнение смоделированных ответов с фактическими данными от существующих структур. На этом шаге будут изучены три структуры с использованием данных с плавающих и укрепленных платформ, а также от масштабируемых испытаний и полномасштабных тестирований в открытом океане. "Наша способность моделировать больше не является проблемой", - говорит Хабиб Дагер. "И наша способность делать прогноз больше не является предметом озабоченности. Потребовалось много работы, чтобы убедиться в этом".

Дагер поделился, что тестирование, подтверждение и проверка прототипа DeepCwind были выполнены с участием всех 30 членов консорциума, независимых от «NREL», и включали в себя четыре внутренних и внешних тестирования, лабораторные тестирования и тестирования в резервуаре с использованием модели с масштабом 1:50, и, наконец, сооружение и сбор данных с модели в масштабе  1:8. "Мы смогли измерить производительность, и это дало нам уникальный набор данных", - сказал он. "Нам удалось собрать много данных в течение короткого периода времени. Мы взяли эти данные и сравнили их с нашими моделями".

Консорциум установил более 50 инструментов по модели VolturnUS для измерения волн, течения, температуры, натяжения, производительности турбин и нагрузки причальных сооружений. Дагер остался доволен своим выступлением. Он отметил следующее: измерения подтвердили, что крен и максимальное ускорение обтекателя ветровой турбины были в пределах 14-16% от того, что 6 МВт турбина испытала бы на расстоянии 10 миль от берега.

Полупогружная платформа DeepCwind изготовлена из преднапряженного железобетона, который был выбран в результате тестирования множества различных разработок. "Каждое решение имеет свои плюсы и минусы, и все являются жизнеспособными", - говорит Дагер. "Для нас бетонный вариант имеет намного больше смысла. Все сводится к экономической эффективности". DeepCwind опирается на членов консорциума и подрядчика Cianbro Corp. для осуществления постройки корпуса и сбора турбины в прибрежной зоне. Оттуда ее можно будет отбуксировать на место работы. Роддиер, тем временем, отметил, что «Principle Power» довольна дизайном стальных конструкций WindFloat.

"Мы установили наши цели с помощью прототипа", - говорит Роддиер. "Мы доказали, что можем работать в высоких океанских волнах". Он добавил, что турбины WindFloat у берегов Португалии сгенерировали 12 гигаватт-часов электроэнергии с 2011 года. "Сейчас мы находимся в предварительной коммерческой фазе, пытаясь доказать, что технология финансово жизнеспособна", - сообщил он. "Опыт проекта-прототипа является ключевым фактором".

Сокращение затрат имеет решающее значение для «небереговых» разработчиков.

В мелких водах подрядчики экономически могут построить стационарную платформу, а также установить турбину и ее башню. На глубине плавающие платформы имеют больше смысла, хотя они и велики по размеру. Кроме башни они должны поддерживать, по меньшей мере, 350 метрических тонн, вес гондолы и ротора лопастей 6 МВт турбины Siemens с прямым приводом, которая, как утверждает компания, является самой легкой в своем классе.

Курс в глубину4

В открытом море гондола будет на 100 метров возвышаться над водой, плюс 75-метровые роторные лопасти будут подниматься еще на 75 метров в высоту. Плавающие платформы вместе с ветровыми турбинами и башнями строятся в контролируемых условиях на суше и затем отбуксировываются на соответствующий производственный участок. Там к ним добавляется больше балласта – 6 МВт турбине потребуется от 20 до 25 метров осадки – и платформа закрепляется швартовыми тросами. Такая стратегия позволяет руководителям проекта избежать более дорогостоящих морских перевозок и затрат на строительство. "Только глубоководный кран стоит 122 000 долларов в день", - делится Роддиер.

DeepCwind использует композитную башню для уменьшения коррозии, что имеет решающее  значение для долгосрочной эксплуатации и технического обслуживания, а также сокращения расходов. Более легкая башня позволяет использовать меньшие платформы. "Мы хотели уменьшить вес верхней части конструкции," - говорит  Дагер. “За счет уменьшения каждой тонны веса башни,  можно уменьшить от двух до трех тонн веса корпуса”.

В США разработчики обращаются к полупогруженным плавучим платформам, которые могут быть построены на суше и транспортированы к месту эксплуатации.

SPAR-платформы, которые достигают длиной 300 футов и диаметром в 20 футов, предназначены для поддержки большой ветровой турбины. Их транспортировка и установка стоит выше при удалении уже на 20 км от берега. Турбина должна быть установлена в море позже. "Нужно возвращаться с краном и баржей", - говорит Дагер. "Это сложно и дорого." Он считает, что SPAR-платформы экономически оправданы только в определенных условиях. «Statoil» имеет преимущество от строительства SPAR-платформ рядом с глубоководными фьордами, где он может быть настроен и спущен на воду рядом с берегом в контролируемых условиях, а затем отбуксирован на место эксплуатации. В Японии, SPAR Фукусима и его подстанция собирались на верфи, но представитель сказал, что его глубокую 32-футовую осадку было трудно буксировать через мелководье рядом с берегом.

Курс в глубину5

Роддиер считает, что в долгосрочной перспективе плавающие конструкции легче ремонтировать. Для капитального ремонта или модернизации электростанций с заменой основного оборудования вся структура может быть отбуксирована обратно на берег вместо найма океанских барж и кранов для длительного отключения электроэнергии. "Мы планируем, что их жизненный цикл составит 60 лет", - сказал Дагер. "Большинство платформ сейчас имеют 20-25-летний срок службы. Но после 20 лет, если конструкция буксируется обратно к берегу для капитального ремонта, можно получить три цикла по 20 лет".

"Наша цель состоит в том, чтобы конкурировать с другими формами электроэнергии к 2020-м годам"

- делится  Дагер. Роддиер подтверждает: "После элиминирования грантов баланс проекта должен быть положительным. Мы уделяем внимание многим аспектам для достижения большей экономической эффективности.  Но с ветрами открытых морей, если затраты не будут уменьшены, проект не состоится".

Присоединяйтесь к более 3 тыс. наших подписчиков. 1 раз в месяц мы будем отправлять на ваш email дайджест лучших материалов, опубликованных у нас на сайте, на странице в LinkedIn и Facebook.


Заполняя форму Вы соглашаетесь с нашей политикой конфиденциальности и даете согласие на рассылку

Поделиться статьей в социальных сетях

Количество просмотров
1411

Техническое обследование

  • Проведем требуемые работы по обследованию для получения достоверной информации о техническом состоянии объекта.

Комплексное проектирование

  • Разработаем проектную и рабочую документацию для реализации инвестиционного проекта.

Технический Заказчик

  • Технический заказчик на всех этапах, от выбора земельного участка до ввода объекта в эксплуатацию.