A tengeri szélturbinák jóval későbbi megjelenése ellenére alapvető kialakításuk szinte teljesen megegyezik a szárazföldi szélturbinákkal. Van azonban néhány alapvető különbség a tervezésben, és ezek többsége az alapoktól kezdődik.

A tengeri szélturbinák tervezésénél figyelembe veendő környezeti tényezők miatt a termelés hatékonysága a nyílt vízen kihívást jelent. A technológia azonban fejlődik, és az alacsony költségű és hatékony szélenergia iránti növekvő kereslet már most is ösztönzi az innovációt.

Onshore Vs. Offshore szélturbinák tervezése – különbségek és legfontosabb szempontok

alapok

A szárazföldön épített szélturbinák jellemzően betonalapokat használnak. A tengeri turbinák több kreativitást igényelhetnek az alapozás tekintetében, az építési hely mélységétől függően.

A tengeri szélturbinák tervezésénél nem a tényleges turbina jelenti a legnagyobb nehézséget. A szárazföldi turbinák nagyrészt lemásolhatók tengeri használatra. A probléma az, hogy néhány szabványos tervezési lehetőség megfizethetetlenül drága a mély vízben, különösen több szélturbina esetén. Számos, a szárazföldi alkalmazásoknál megszokott alapozási megoldás nem méretezhető jól mélyvízi alkalmazásokhoz.

A tengeri turbinák felállításának módja változatos. Egyeseket tenger alatti tornyokra építenek; mások úszó vagy félig merülő és lehorgonyzott. Minden attól függ, hogy melyik az ideális hely a szél befogására.

A tengeri turbinák szerkezetéhez és alapozásához használt technológia nagy részét az olaj- és gáziparból kölcsönözték. A talapzat és a félmerülő technológia, valamint a horgonyok és a stabilitás fenntartására vonatkozó szabványos gyakorlatok egyenesen ennek az iparágnak a forgatókönyvéből származnak – amely évtizedek óta karbantartja a tengeri szerkezeteket.

Az alapozás kialakítása jelenleg forró téma a tengeri szélenergia-termelésben. Jelenleg sok vita folyik arról, hogyan lehet forradalmasítani ezeknek az alapoknak a tervezését, hogy hatékonyabban kiaknázhassuk a tengeri piacban rejlő lehetőségeket. Az olcsóbb szerkezetek csökkentik a termelt energia összköltségét, és lehetővé teszik a projekteket.

Vízmélység &Távolság a parttól

A szárazföldi szélturbina felállítása általában sokkal egyszerűbb, mint a tengeri. A tengeri építésnél figyelembe kell venni a vízmélységet a tenger alatti szerkezetek megfontolásához és a parttól való távolságot a kábelek lefektetéséhez, hogy az áramot a piacra lehessen vinni.

A szélenergia-termelés világában sekély víznek számít minden, ami 30 m vagy annál kisebb mélységű – ezek általában a tengerfenékre telepített hagyományos toronyszerkezetek. Amint meghaladja a 30 métert, egy átmeneti területre kerülünk, ahol a torony tenger alatti részéhez rácsszerkezetet használnának. Hatvan méter és mélyebb mélyvíznek számít, és a szélturbinák itt lehorgonyzott fél-tengeralattjárók.

A turbina rotorjának mérete a parttól távolodva egyre nagyobb lesz.

Toronyméret & a lapátdőlésvezérlő

Minden tengeri szélturbina lapátdőlésvezérelt, mert a lapátdőlésvezérléssel több teljesítmény jut egy toronyra (fülbemászó, nem?). A tengeri turbinák jellemzően azért nagyobbak, mert amellett, hogy jól alkalmazkodnak az állandó tengeri szelekhez, a tengeri alapozás a turbina összköltségének sokkal nagyobb százalékát teszi ki (a szárazföldihez képest), és fontos, hogy minden lehetséges megawattot kipréseljünk a szerkezetből, mielőtt a következőt építjük.

A dőlésszögvezérlő rendszer költsége nem nő jelentősen a szárazföldi alkalmazásokról a tengeri alkalmazásokra. A teljesítményfokozat talán nagyobb lesz, de az agyak ugyanazok. Emiatt a pitch actuátor a költségek nagyobb százalékát teszi ki, ahogy a turbina kisebb lesz, de ennek az ellenkezője is megtörténik, ahogy a turbina nagyobb lesz. Más szóval, egy élvonalbeli pitch actuátor költsége a tengeri projektek esetében csepp a tengerben.”

A szélerőforrás megbízhatósága

A tengeri szél legnagyobb előnye, hogy megbízható és állandó. Még a sekély vízben is általában megbízhatóbb a szél, mint a szárazföldön. Az állandó passzátszelek hozzájárulnak az erős villamosenergia-termelési számokhoz a tengeri helyszíneken.

A szárazföldön a szélnek versenyeznie kell:

• Dombok
• Fák
• Mesterséges építmények

Kopás

A stabil tengeri szél azt jelenti, hogy a turbina valószínűleg jobban kopik. Ha erős, jól megmunkált, hosszú élettartamú alkatrészeket használunk, akkor a tengeri turbinák karbantartása kevésbé jelent majd problémát.

A tengeri turbinák értékcsökkenésének egyik problémás része az elkerülhetetlen sós víz okozta korrózió, amely a területtel együtt jár. A turbina anyagainak tengeri minőségűnek kell lenniük — még az időjárásnak közvetlenül nem kitett állásszabályozó alkatrészeknek is rendkívül korrózióállónak kell lenniük.

Karbantartási igények

Minden szélturbinának a lehető legkarbantartásmentesebbnek kell lennie — minimális állásidő egyenlő maximális nyereséggel. A gondtalan farm iránti igény azonban a tengeri turbináknál a legnagyobb. A kiszámíthatatlan időjárás és a turbinák elérésének logisztikai kihívásai mellett a karbantartás elvégzése a tengeri tornyokon nehéz és sokkal drágább, mint a szárazföldön.

A tengeri alkalmazásoknál különösen fontos a nagyszerű állásszög-szabályozási megoldás. A mai piacon kapható digitalizált aktuátorok csúcsmodelljei karbantartásmentesek: Csak tisztán kell tartani őket a hőelvezetés érdekében!

A tengeri potenciálban rejlő szakadék áthidalása

A tengeri és a szárazföldi szélturbinák belső működése nagyrészt megegyezik. A különbségek abban rejlenek, hogy hová ültetik el a farm magjait.

Két fejlesztés segít áthidalni a szélturbinákat gyártó vállalatok közötti szakadékot és az offshore-ban rejlő lehetőségeket. Az első a mélytengeri alapozások folyamatos innovációja. A második a sokoldalú lapátosztási rendszerek alkalmazása, amelyek alkalmazkodnak a nagyobb turbinákhoz, és minimalizálják a kockázatos karbantartást.