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5兆瓦浮動“金字塔”海上風(fēng)力渦輪機將接受測試

2022-12-08 瀏覽數(shù)：1190

正如我們之前所討論的，用于陸上風(fēng)力渦輪機的典型扇形風(fēng)輪設(shè)計在海上并不是很合適，而世界上最好的風(fēng)能資源大多在海上。當(dāng)水太深，無法將巨大的桿子錨定在海床上時，渦輪機需要浮動設(shè)計。而當(dāng)試圖使用從陸地技術(shù)改編的風(fēng)輪設(shè)計時，需要在底部有大量的壓載材料，它們的部署和服務(wù)既困難又昂貴，而且安裝在機艙一側(cè)的巨大風(fēng)扇所帶來的巨大物理壓力意味著需要運行巨大的軸承來承受其巨大的單側(cè)重量。

　　浮動風(fēng)力渦輪機對海上風(fēng)電的未來至關(guān)重要，而要將能源成本降低到一個有競爭力的水平，它們需要完全不同的思維。法國公司Eolink正開始建造其創(chuàng)新的金字塔形浮動風(fēng)力渦輪機的全尺寸示范機，它可以減少30%以上的材料和重量，并有望大大節(jié)省能源成本。

　　正如我們之前所討論的，用于陸上風(fēng)力渦輪機的典型扇形風(fēng)輪設(shè)計在海上并不是很合適，而世界上最好的風(fēng)能資源大多在海上。當(dāng)水太深，無法將巨大的桿子錨定在海床上時，渦輪機需要浮動設(shè)計。而當(dāng)試圖使用從陸地技術(shù)改編的風(fēng)輪設(shè)計時，需要在底部有大量的壓載材料，它們的部署和服務(wù)既困難又昂貴，而且安裝在機艙一側(cè)的巨大風(fēng)扇所帶來的巨大物理壓力意味著需要運行巨大的軸承來承受其巨大的單側(cè)重量。

　　波士頓初創(chuàng)公司T-Omega描述了一種不同的方法，一種從頭開始為深海部署而設(shè)計的方法，可以大大減少大型渦輪機的重量、成本和工程壓力，同時使其更容易部署和維護。雖然T-Omega公司仍在尋找合作伙伴，以使其設(shè)計通過波浪箱測試并投入商業(yè)使用，但法國公司Eolink似乎正在將類似的想法付諸實施。

　　這種設(shè)計優(yōu)勢的關(guān)鍵在于它的金字塔底座，用一對三角形取代了風(fēng)車設(shè)計的單桿，其方式與摩天輪的懸掛方式基本相同。巨大風(fēng)扇的巨大重量被均勻地分配到兩端的軸承上，而不是只有一個。因此，頂部的機艙可以更輕一些，而不是一個單一的整體桿，可以安裝四個更細的支持結(jié)構(gòu)，作為一個金字塔形狀，這大大減輕了重量，而且它還讓底部有一個寬大的底座，而不是一個單一的點，因此不需要沉重的壓載金屬來保持直立。

　　不能在陸地上使用這些摩天輪金字塔設(shè)計，因為陸地上的渦輪機需要能夠向風(fēng)中傾斜，以使其輸出最大化。這在深海中不是問題，只需將這些漂浮的金字塔拴在底部。無論風(fēng)向如何，渦輪機都會被吹向那個方向，而且由于系繩安裝在正面，它最終總是朝向風(fēng)向。

　　雖然風(fēng)向和洋流在深海中通常是一致的，但Eolink設(shè)計了一個動態(tài)壓載系統(tǒng)，當(dāng)兩者不一致時，可以將渦輪機轉(zhuǎn)向120度。這也讓操作者轉(zhuǎn)移每個渦輪機后面留下的尾流，有可能犧牲前排渦輪機的一點功率，以最大限度地提高整個風(fēng)電場的輸出。

　　金字塔設(shè)計對支撐桿的壓力大大降低，因此它們可以更小、更輕。由于不再有葉片可能撞到支撐桿的問題，在給定的機艙高度下，葉片可以更長、更靈活。

　　在建造和部署這些機器方面，一切都簡單得多。它們可以在船廠建造并直接部署到水中，由于它們在水線下沒有攜帶大量的壓艙物，因此它們可以漂浮在相對較淺的深度。一個船廠一年大約能夠部署67臺渦輪機。

　　一旦建成，只需要將它們放進水里，拖到指定風(fēng)場，拴住它們，連接起來，就可以開始運行了。不需要每天花費數(shù)百萬美元的專業(yè)起重船來部署或維護，因為可以直接把它們拖回港口，這要容易得多，便宜得多。

　　因此，在材料、工程、建造、部署、規(guī)模和終身維護之間，這些設(shè)計應(yīng)該在每一步都有成本優(yōu)勢。隨著歐洲海上風(fēng)電領(lǐng)域在材料成本上升、通貨膨脹、供應(yīng)鏈問題和來自中國公司的壓力面前掙扎，這些優(yōu)勢可能是絕對的關(guān)鍵。

　　根據(jù)Recharge News的報道，由于西班牙Acciona能源公司和項目管理公司Valorem的新投資，Eolink已經(jīng)獲得了最終投資決定（FID）。現(xiàn)在，Eolink獲得了2300萬美元的全部資金，開始制造一個全尺寸的測試渦輪機，并將其部署在法國大西洋的SEM-REV測試基地。

　　這個5兆瓦的示范機將重達1100噸，每邊有52米（171英尺）的方形底座。轉(zhuǎn)子本身將有一個143米（469英尺）的直徑。Eolink表示，在相同的額定輸出下，其設(shè)計應(yīng)比傳統(tǒng)的風(fēng)輪少用30%以上的鋼材。由于葉片不再有撞擊塔架的風(fēng)險，在給定的塔架高度下，可以安裝更長、更靈活的葉片，從而在相同的風(fēng)力條件下，估計可以增加10%的能量輸出。這個月開始施工，預(yù)計到明年（北半球）春天就會停泊和錨定到位，并將于2024年投入使用。

　　就底價而言，Eolink表示，它預(yù)計這些機器提供的電力比"參考技術(shù)"要便宜20-25%。因此，這并不是像T-Omega和更極端的解決方案（如World Wide Wind的雙反轉(zhuǎn)垂直軸風(fēng)力渦輪機）所承諾的那樣激進地削減50%的價格，但看起來這些法國渦輪機將更早地在商業(yè)規(guī)模上進行測試。

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