Новая энергетика

Эволюция ветроагрегатов зависит от их надежности

Новости - Современные зарубежные разработки

В ближайшее время фокус сместится на ветроагрегаты мощностью 2,5-3 МВт

Следующее десятилетие станет временем быстрого роста рынков ветроэнергетики как наземной, так и морской. На сегодняшний день оба вида ветроэнергетики быстро эволюционируют и показатели достигли мощности 7,5 МВт и 128 м диаметр ротора.

По результатам последнего года 85% введённых мощностей по всему миру представлены высокоскоростными ветроагрегатами с коробками передач, тип ветроагрегата полностью закрывший поставки для оффшорных станций. Немецкий Энеркон и китайская Голдвинг заняли 15% глобального рынка с суммарной долей своих агрегатов прямого привода 15%.

Бὁльшая доля

Несмотря на сегодняшнюю относительно небольшую долю рынка агрегаты с прямым приводом могут в перспективе занять куда большую долю и в оффшорной ветроэнергетике и в наземной. Сторонники ветроагрегатов прямого привода утверждают, что эта технология сделает турбины более надежными дешёвыми в эксплуатации. Уже Siemens начал выпуск своего 3-хмегаваттного ветроагрегата прямого привода и GEпереходит к выпуску 4-хмегаватного оффшорного агрегата, а Vestas по слухам работает над 6-хмегаваттной моделью для оффшорных ВЭС.

Если сейчас индустрия ориентируется, в основном на 1,5-2,5-мегаваттные ветроагрегаты, то уже в ближайшее время фокус сместится на ветроагрегаты мощностью 2,5-3 МВт. Всё большую популярность в этой связи приобретает модульная конструкция агрегатов, которая позволяет снизить вес поднимаемых при монтаже элементов до 70 тонн. Это, в свою очередь, приводит к снижению грузоподъемности кранов, используемых при монтаже, и стоимости их аренды.

Другим заметным трендом развития ветроэнергетики является диспропорциональное по сравнению с приростом мощности увеличение диаметров роторов и ометаемой площади ветроагрегатов. Если первые 2-хмегаватные машины, возводимые 10 лет назад, имели диаметр ротора 70-80 метров, то сегодня они будут иметь ротор диаметром 90-93 метров, чтобы эффективнее используя слабые и средние ветра на площадках ВЭС. Наибольший размер лопасти для агрегатов 3 и более мегаватт сегодня составляет около 55-57 метров. Две компании работают над составными конструкциями лопастей для упрощения их транспортировки.

Рынок оффшорных ветроагрегатов представлен машинами мощностью 2-6 МВт и доминирует на нем сегодня Siemens со своей рабочей лошадкой мощностью 3,6 МВт с коробкой передач. К ветроагрегатам для морских ВЭС предъявляются более суровые требования по надежности, из-за более трудных условий доступа персонала к вышедшим из строя машинам, особенно в ветряные зимние сезоны.

Поэтому Siemens сильно надеется на свой ветроагрегат с прямым приводом модели SWT-3MW-101, который по утверждениям компании, производит на 25% больше энергии, чем менее мощный ветроагрегат с коробкой передач мощностью 2,3 МВт, и содержит при этом в два раза меньше деталей. GE тоже оптимистична относительно своей машины с прямым приводом 4 МВт, считая, что она приведет к снижению выхода из строя ветроагрегата из-за коробки передач, которая там отсутствует.

Ветроагрегаты и сеть

Siemens, GE и большинство других производителей, выбравших технологию прямого привода ветроагрегатов также сделали свой выбор в пользу генераторов на постоянных магнитах, которые повышают эффективность работы агрегатов в условиях неполной нагрузки. Эти генераторы по мнению специалистов лучше смогут соответствовать более строгим требованиям при подключении сетей, чем более популярные сейчас индукционные генераторы с двойной обмоткой.

Siemens, GE и большинство других производителей сделали свой выбор в пользу генераторов на постоянных магнитах

Тем не менее стальные детали в генераторах всё равно подвержены коррозии, магниты требуют очистки от солей, также требуется полная запайка устройств от защиты агрессивного морского влажного воздуха. В дополнение требуется постоянное поддержание теплового режима генератора на уровне не выше 80oC, чтобы сохранялись магнитные свойства. Скептики также добавляют, что опыт эксплуатации генераторов на постоянных магнитов всего около 7 лет.

Некоторые из производителей продолжают развивать свои ветроагрегаты с коробками передач, главным образом из соображений стоимости. Clipper Windpower работает над своей 10-мегаваттной моделью Britannia для оффшорных ВЭС с диаметром ротора около 150 метров. Немецкая Repower– заметный игрок на рынке оффшорных ветроагрегатов, разработала первоначально 5-мегаваттный ветроагрегат, который затем был доработан до мощности 6 МВт. Areva Wind (Multibrid) предлагает свой ветроагрегат M5000 мощностью 5 МВт для средних скоростей ветра в оффшорном исполнении. Машина от Bard Engineering мощностью 5 МВт теперь повышена до 6,5 МВт. Эти примеры показывают, что многие производители используют концепцию повышения мощности ветроагрегатов на отработанных платформах. Хотя этот процесс не может идти до бесконечности, но он снижает риски запуска принципиально новых агрегатов на рынок. А банки, инвесторы и энергокомпании очевидно фокусируются на проверенных временем и условиями эксплуатации концепциях.

Каждый из типов ветроагрегатов требует своего подхода к эксплуатации и обслуживанию. Только время скажет, какая из концепций может обеспечить минимальную стоимость производства энергии в течение продолжительного срока времени.