РадиоЛоцман - Все об электронике

Турбины для оффшорных ветропарков: новые подходы к транспортной логистике. Часть 1

Журнал РАДИОЛОЦМАН, март 2012

James Lawson

Renewable Energy World

Транспортная система шельфовой ветроэнергетики упорно работает над внедрением новых логистических технологий, чтобы сделать доставку ветряных турбин на побережье европейских стран безопасной, быстрой и дешевой, насколько возможно

Ветряные турбины становятся все более громоздкими. Стандартные методы транспортировки не подходят для их массивных мачт, гондол и длинных хрупких лопастей. С технической точки зрения переместить из точки А в точку Б можно все что угодно, но тогда на транспорт придется значительная часть общих расходов. Необходимость снижения общей стоимости энергии ветра вынуждает с еще большей серьезностью относиться к учету таких факторов, как место постройки турбин, возможность их перевозки тем или иным видом транспорта, расположение портов и мест развертывания.

Огромные размеры турбин последнего поколения мощностью 6 – 7 МВт лишь усугубляют проблему. Чтобы решить ее, производители и проектировщики совершенствуют испытанные технологии и разрабатывают новое оборудование, методы и процессы.

 Турбины для оффшорных ветропарков: новые подходы к транспортной логистике
Транспортные контейнеры для лопастей турбин, изготавливаемых фирмой Vestas

Турбины можно перевозить по частям – отдельно лопасти, ступицу ротора, гондолу, мачту и генератор, сводя к минимуму вес каждого транспортируемого предмета. Лопасти – самый проблемный компонент, и технология их транспортировки является неотъемлемой частью процесса проектирования. Необходимо предусматривать места строповки и способы крепления, противодействующие перемещению лопастей из горизонтальной плоскости в вертикальную, или воздействию нагрузок, испытываемых при максимальном крене корабля во время шторма. Транспортные контейнеры, приспособления и адаптеры, специфические для каждой модели, также должны выдерживать эти нагрузки, не допуская повреждения лопастей.

В сфере дорожных перевозок изготовители турбин на протяжении длительного времени работали в тесном контакте с производителями специального автотранспорта, чтобы быть уверенными, что для перевозки последних моделей их турбин найдется подходящий автоприцеп. Компоненты мачты могут перевозиться на специальных колесных тележках, прикрепленные к ним с обоих концов. Обычно эти тележки изготавливаются под конкретный тип мачты, однако технология телескопических адаптеров французской компании Nicolas позволяет транспортировать как башни, так и гондолы, меняя при этом лишь держатели.

 

Турбины для оффшорных ветропарков: новые подходы к транспортной логистике
Новый адаптер фирмы Nicolas для транспортировки мачт ветрогенераторов

«Все башни отличаются друг от друга», – говорит Дэвид Колет (David Collett), управляющий директор компании Collett and Sons. – «Первые трейлеры, которые мы приобрели, устарели после двух-трех лет, после чего мы стали инвестировать в это дело миллионы».

Для перевозки лопастей требуются трейлеры с поворотными осями, помогающими им справляться с крутыми поворотами. Коллет предоставляет услуги службы «swept path» на базе географической информационной системы, точно анализирующей маршрут, по которому будут перевозиться части турбины. Это означает, что разработчик будет знать, какие элементы обустройства дороги придется убрать, а также иметь сведения об участках, где большие компоненты турбины не пройдут ни при каких обстоятельствах. «Чем больше лопасть, тем больше проблем» – говорит Коллет, – «Не все программы работают так хорошо. Наш конек – находить проездные пути и дороги, проложенные в «неправильных» местах».

 

Турбины для оффшорных ветропарков: новые подходы к транспортной логистике
Специальный трейлер фирмы Scheuerle обхватывает основание лопасти и, используя гидравлический привод, может поднимать ее на 23°

 

Турбины для оффшорных ветропарков: новые подходы к транспортной логистике
На горной дороге в швейцарских Альпах поворот радиусом всего 15 м трейлер фирмы Scheuerle преодолел за 3 минуты

Работа над решением сложных проблем, таких, как перевозка по серпантинам Альпийских гор, порождает самые изощренные решения. Специальный адаптер для крепления лопастей, устанавливаемый фирмой Scheuerle на трейлер, обхватывает основание лопасти и, используя гидропривод, может поднимать ее на 23°, опускать и поворачивать влево или вправо. Это означает, что лопасть может «плыть» над окружающими стенами, деревьями, зданиями и прочими препятствиями. Помимо этого, адаптер может поворачивать лопасть вокруг продольной оси, уменьшая ветровую нагрузку.

В Америке компания Vestas использует специальные железнодорожные вагоны для перевозки своих лопастей (включая 55 метровые лопасти для турбин V112) от завода, находящегося в Виндзоре, штат Колорадо, до ближайшего порта в Хьюстоне. С основанием лопасти, закрепленным на одном вагоне, и другим концом, свободно нависающим над другим вагоном, такой состав может безопасно преодолевать все изгибы и повороты на железнодорожной линии. (См. РЛ 2011, 07, стр. 28).

Тенденция к увеличению диаметров роторов мощных турбин последнего поколения бросает вызов, как логистике, так и самому процессу разработки турбин. В соответствии с правилом «квадрата-куба», энергоотдача возрастает пропорционально квадрату диаметра ротора, но вес увеличивается пропорционально кубу. Хотя производители и применяют новые материалы и подходы при проектировании конструкций с тем, чтобы ограничить увеличение высоты и массы мачты, узлы новых турбин, как правило, больше и тяжелее, и испытывают бóльшие изгибающие моменты и нагрузки.

На данный момент самые большие, из введенных в эксплуатацию на морском шельфе – турбины серии REpower 5/6M с диаметром винта 126 метров. А разрабатываются еще более крупные. Например, ротор турбины N150/6000 фирмы Nordex будет иметь диаметр 150 метров, тогда как у 7-MW V164 компании Vestas длина лопасти будет 80 метров. По диаметру ротора обе турбины превосходят лондонское колесо обозрения London Eye, диаметр которого 135 метров.

Для организации перевозки по дорогам турбины 7.5-MW E-126 с 63-метровыми лопастями Enercon придумала простое решение. Они просто собирают их из двух частей. «Никакая другая часть не имеет такой длины, как лопасти E-82», – говорит Анри Жуппье (Henri Joppier), глава британского отдела продаж фирмы Enercon. – «Гондолы мы поставляем по частям, и они без затруднений устанавливаются на месте эксплуатации. В конце концов, в этом суть проекта».

Enercon – единственная фирма, использующая такой подход, но возможности даже самых совершенных трейлеров имеют свои пределы, когда дело доходит до транспортировки цельных лопастей. «Лопасти последних 6-мегаваттных турбин перевезти по дороге практически нереально», – говорит Коллетт.

 

Турбины для оффшорных ветропарков: новые подходы к транспортной логистике
Enercon – единственная фирма в мире, собирающая лопасти своих турбин из двух частей

Поэтому, при наличии глубоководного морского порта, приближение производства турбин непосредственно к месту их погрузки, может значительно уменьшить сложность и стоимость логистики. В идеале производители турбин и опор грузили бы оборудование прямо со своих фабрик на борт корабля, но еще привлекательнее выглядит развертывание производства вблизи строящихся ветряных ферм. Сегодня морские перевозки освобождены от углеродного налога, и хотя стоимость перевозки росла до 2008 года, с тех пор она стабилизировалась. Если же когда-нибудь какой-то из этих факторов претерпит существенные изменения, перспектива размещения производства в непосредственной близости к месту установки станет еще привлекательнее.

«Мы пытаемся снижать стоимость электроэнергии, вырабатываемой шельфовыми ветряками, поэтому выбору места производства различных компонентов мы должны уделять первостепенное внимание», – говорит Роб Совен (Rob Sauven), управляющий директор Vestas Technology UK. – «Дело должно быть организовано так, чтобы перевозки 80 метровых лопастей свести к минимуму. После каждой перевозки ее стоимость возрастает».

Завод фирмы REpower в Бремерхафене имеет идеальное расположение относительно шельфовой электростанции RWE Nordsee Ost. Благодаря находящемуся буквально за углом завода контейнерному порту, турбинам 48 6M нужно преодолеть очень короткое расстояние.

 

Турбины для оффшорных ветропарков: новые подходы к транспортной логистике
Новое судно для монтажа турбин на глубоководных участках моря со значительно увеличенной свободной площадью палубы может использоваться при реализации самых разных проектов

Планируемые к строительству в Великобритании заводы Siemens в Хале и Vestas в Ширнессе позволят организовать рентабельное производство ветрогенераторов вблизи места их эксплуатации. Оба завода будут иметь прекрасный выход к восточному побережью Великобритании, где в течение ближайших лет должны быть установлены сотни турбин.

Ширнесс подходит по многим причинам. Одна из них – удобный доступ к морским докам и огромная разгрузочная площадка поблизости размером с 70 футбольных полей. Здесь планируется развернуть производство лопастей и сборку гондол V164, хотя не все вопросы еще решены во взаимоотношениях с субподрядчиками.

«По логике, все необходимо возводить непосредственно у причала», – говорит Андерс Со-Джессен (Anders Søe-Jensen), президент Vestas Offshore. – «Изготовление компонентов – не проблема, но с их перемещением дела обстоят сложнее, поэтому желательно организовать производство в порту, откуда все это потом будет удобно вывозить».

Часть 2

Перевод: Mikhail R по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Offshore Wind Turbines Transporters Rise to the Challenge. Part 1

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя