ОСУЩЕСТВЛЯЯ НОВОВВЕДЕНИЯ

За прошлое десятилетие, ветроэлектростанции и ветряные турбины продолжили расти в размере и конструкционной изощренности, чтобы соответствовать увеличивающимся рыночным спросам "чистой" выработке электроэнергии. Сегодня проект Статлайн (Stateline project), чья мощность составляет 300МВт, расположен на тихоокеанском северо-западе США, является наибольшей ветроэлектростанцией в мире. Здесь расположены турбины стандартных размеров, чья мощность составляет от 1.5 до 2МВт.

Однако в будущем серии гораздо больших прибрежных ветроэлектростанций будут построены. Чтобы подойти к прибрежному развитию со всей строгостью и достичь денежной рентабельности, технологическая сторона этого вопроса должна произрастать в размерах и новых возможностях.

Например, предложенная разработка электростанции Arklow Banks в Ирландском Море возле Дублина (Ирландия) была предоставлена компании Foreshore Lease, которая может обеспечить более чем 500МВт прибрежной ветроэлектроэнергии. В Америке, предложенная ветроэлектростанция Horseshoe Shoal в Nantucket Sound, возле Кейп Код (Cape Cod, Массачусетс), насчитывает 130 ветряных турбин, с общей мощностью 468МВт.

Конструкция этих гигантских проектов начнется с демонстрации установки мощностью 25 МВт. Это будет рассматриваться Фазой № 1 в строительстве электростанции Arklow Banks. Среди других предложенных прибрежных проектов эта демонстрация обгонит новую прибрежную ветротехнологию компании GE мощностью 3.6МВт.

Испанский прототип

В минувшем сентябре, компания GE Энергия Ветра (GE Wind Energy) торжественно открыла первый коммерческий прототип ветротурбины мощностью 3.6МВт. В настоящий момент, установленный прототип агрегата для проверки, действует на узле около 200 км к юго-востоку от Мадрида в Castilla la Mancha, поставляя энергию испанскому энергопоставщику Iberdrola.

Технология этого агрегата основана на технологии успешной серии ветротурбин компания GE Энергия Ветра (GE Wind Energy) мощностью 1.5МВт, количество которых составляет свыше 1500 единиц, действующих во всем мире. Однако для создания модели мощностью 3.6МВт, команда разработчиков работала, чтобы расширить ветротехнологию к большему форм - фактору, который бы мог противостоять суровости прибрежных условий и мог бы обеспечить денежную рентабельность энергетической генерации на протяжении всего существования проекта.

Нововведение, основывалось на нескольких ключевых моментах: • Компоненты корзины аэростата - термин "корзина аэростата" включает генератор, трансмиссию, движущееся звено, силовую электронику и материал, который является их (корпусом) оболочкой. Особенности агрегата мощностью 3.6МВт являются асинхронный генератор с двойным питанием, с встроенным IGBT конвертором частоты с широтно-импульсным моделированием и улучшенной трехступенчатой трансмиссией, а также и отдельный другие дополнения, нацеливаемые на сокращение затрат по эксплуатации. Так же датчик направления ветра гарантирует наибольшую добычу энергии, и автоматическая лебедка разворачивает "корзину", сокращая простой.

Корзина аэростата укомплектована дополнительным двух тонным внутренним краном-журавлем, чтобы обеспечить удобство в проведении ремонтных работ и эксплуатации. Дополнительным 40-тонная, поднимающая система, позволяет более легко осуществлять операции с главными компонентами, делающими внешние краны ненужными. Контейнер защищает конвертор, трансмиссию низкого и среднего напряжения, трансформатор и контрольную систему, и обеспечивает легкий доступ к конструкции в течение всего срока эксплуатации.

• Роторы - энергетическое производство ветротурбины существенно увеличилось, поскольку диаметр ротора был увеличен. Три лопасти ротора установки мощностью 3.6МВт повышают ее технические характеристики. Это позволяет использовать лопасти ротора диаметром 104 метра, обеспечивая область захвата в 8.495 м2. Новая лопастная концепция включает надежное электромеханическое управление для каждого лезвия, а также и гидравлический тормоз. Так же турбина имеет ограничения в скорости вращения. При скорости вращения в 3.5 м/с происходит включение турбины, а при скорости в 25 м/с - выключение. Скорость ротора поддерживается в диапазоне от 8.5 до 15.3 м/с. Ежегодная прибыль в выработке электроэнергии с одной турбины составляет приблизительно 15 миллион кВтч.

• Вышка - высота ветряка в прототипе мощностью 3.6МВт, который находится в Испании, составляет 100 метров. Эта высота была избрана, для того чтобы наиболее приблизиться к тем ветряным условиям, которые преобладают на высоте 75 метров у прибрежных ветряков, - прибрежные ветры сильнее поближе к грунту, чем на берегу, так что высота вышки, установленной на побережье, не будет выше, чем 75 метров.

Прибрежные вышки ветряков мощностью 3.6МВт будут сделаны из трубчатой стали, специально обработанной, чтобы предотвратить коррозию.

• Энергетическая электроника - новая турбина имеет переменную скорость, постоянный частотный контроль, который автоматически регулирует уровень вращения (обороты в минуту) лезвия для того, чтобы достичь оптимального вращающего момента при изменяющихся условиях скорости ветра. Частотный преобразователь управляет вращающим моментом генератора, чтобы предотвратить порывы добавления вращающего момента в движущемся звене.

• Связь энергетической системы - модель 3.6МВт также включает контроль напряжения "закрытой петли" называемый, как Реактивный Вольтамперный Ветер (WindVAR - Wind Volt-Amperes Reactive) - уникальную особенность большинства ветротурбин компании GE мощностью 1.5МВт. Это предотвращает изменение напряжения, которое могло бы создать мерцание, задержку и энергетические потери, и предоставляет возможность ветротурбине поставлять реактивную энергию к системе в то время, когда это потребуется.

Дополнительные технологические продвижения компании GE, уже объявленные в этом году, предотвращают ветротурбину от отключения во время значительных нарушениях работы энергетической системы. Но всякий раз, когда уровень напряжения падает ниже 70 процентов, происходит отключение турбины, как способ самозащиты.

Новая технология Низкого Напряжения Ride-Through (Low Voltage Ride-Through - LVRT) компании GE предоставляет способность напрямую (без потерь) доставить напряжение энергетической системы ниже 15 процентов менее чем за 500 миллисекунд.

Первые тестовые результаты, проведенные на турбине мощностью 3.6МВт, были положительны. Начальные результаты, проведенные немецкой тестирующей компанией Windtest, указывают на то, что создание прототипа выполняется в основном в пределах его параметров положенных в основу этого проекта.

Например, энергетическая кривая, встречает или превышает теоретическую машинную энергетическую кривую. Так же, уровень шума (децибел), в испытанной турбине, находится в пределах требуемой области. Несмотря на намного больший размер турбины, сравнительно с его предшественником, шумовой уровень повысился только на 2дБ. Это было достигнуто с помощью добавления плотной шумоизоляции к трансмиссии и к генератору. Так же по проекту из-за шумов были сокращены в масштабе трансмиссия и "корзина аэростата" и лопасти, что способствовало сокращению до минимума уровня шума установки.

Дальнейшие испытания продемонстрировали, что совместимость энергетической системы, естественное происхождение колебаний в конструкции, уровень вибрации, механические нагрузки и внутреннее исполнения находятся в пределах параметров положенных в основу этого проекта.

Прибрежные возможности

Ожидается, что в бедующем новая ветротурбина 3.6МВт обратит к себе внимание со стороны работников прибрежной ветроэнергетики и будет удовлетворять все специфические требования этого сегмента промышленности.

Со времени его введения, технология ветротурбины мощностью 3.6МВт привлекла интерес отдельных разработчиков прибрежных проектов.

В добавление к проекту Arklow Banks, была выбрана новая технология для проекта Gunfleet Sands, мощностью которого должна составлять 108МВт. Это проект, как ожидается, будет построен на восточном побережье Англии; плюс еще два предложенных проекта в США - радом с Кейп Код (Cape Cod, Массачусетс) и на Лонг Айленд (Long Island).

N.Y. IPG.