Mimo że morskie turbiny wiatrowe pojawiły się znacznie później, ich podstawowy projekt jest niemal identyczny z lądowymi turbinami wiatrowymi. Jednak istnieje kilka kluczowych różnic w projektowaniu, a większość z nich zaczyna się od podstaw.

Czynniki środowiskowe, które muszą być brane pod uwagę przy projektowaniu morskich turbin wiatrowych sprawiają, że wydajność produkcji na otwartej wodzie jest trudną perspektywą. Ale technologia jest coraz lepsza, a rosnące zapotrzebowanie na tanią i wydajną energię wiatrową już napędza innowacje.

Onshore Vs. Offshore Wind Turbine Design – Differences and Key Considerations

Foundations

Turbiny wiatrowe budowane na lądzie zazwyczaj wykorzystują betonowe fundamenty. Turbiny morskie mogą wymagać więcej kreatywności, jeśli chodzi o fundamenty, w zależności od głębokości miejsca budowy.

Największą trudnością w projektowaniu morskich turbin wiatrowych nie jest sama turbina. Turbiny lądowe mogą być w dużej mierze replikowane do użytku na morzu. Problem polega na tym, że niektóre standardowe opcje projektowe są zbyt kosztowne do zastosowania na głębokich wodach, zwłaszcza w przypadku wielu turbin wiatrowych. Wiele rozwiązań fundamentowych wspólnych dla zastosowań śródlądowych nie sprawdza się dobrze w zastosowaniach głębokowodnych.

Istnieje różnorodność w sposobie ustawiania turbin morskich. Niektóre są budowane na podmorskich wieżach, inne są pływające lub półzanurzalne i zakotwiczone. Wszystko zależy od idealnej lokalizacji do przechwytywania wiatru.

Wiele technologii stosowanych do konstrukcji turbin morskich i fundamentów jest zapożyczonych z przemysłu naftowego i gazowego. Podstawa i technologia półzanurzeniowa, jak również kotwice i standardowe praktyki utrzymywania stabilności, są prosto z podręcznika tej branży – która utrzymuje struktury morskie od dziesięcioleci.

Projekt fundamentów jest obecnie gorącym tematem w produkcji morskiej energii wiatrowej. Obecnie toczy się wiele dyskusji na temat tego, jak zrewolucjonizować projekt tych fundamentów, aby skuteczniej wykorzystać potencjał rynku offshore. Tańsze konstrukcje obniżają całkowity koszt produkowanej energii i umożliwiają realizację projektów.

Głębokość wody & Odległość od brzegu

Ustawienie turbiny wiatrowej na lądzie jest zazwyczaj dużo prostsze niż na morzu. W przypadku konstrukcji morskich należy wziąć pod uwagę głębokość wody w celu rozważenia konstrukcji podmorskich oraz odległość od brzegu w celu ułożenia kabli doprowadzających energię elektryczną na rynek.

W świecie produkcji energii wiatrowej za płytkie wody uważa się wszystko, co ma głębokość 30 m lub mniej – są to zazwyczaj konwencjonalne konstrukcje wieżowe posadowione na dnie morza. Po przekroczeniu 30 m pojawia się obszar przejściowy, w którym do podmorskiej części wieży stosuje się konstrukcję kratową. Sześćdziesiąt metrów i głębiej jest uważane za głębokowodne, a turbiny wiatrowe są tu zakotwiczonymi półzanurzeniowcami.

Rozmiar wirnika w turbinie wzrasta wraz z oddalaniem się od wybrzeża.

Rozmiar wieży &siłownik skoku

Wszystkie morskie turbiny wiatrowe są sterowane skokiem, ponieważ jest więcej mocy na wieżę (chwytliwe, prawda?) z kontrolą skoku łopat. Turbiny morskie są zazwyczaj większe, ponieważ oprócz tego, że są dobrze przystosowane do stałych bryz morskich, fundament morski stanowi znacznie większy procent całkowitego kosztu turbiny (w porównaniu z lądem) i ważne jest, aby wycisnąć każdy możliwy megawat ze struktury przed zbudowaniem następnego.

Koszt systemu kontroli skoku nie wzrasta znacząco od zastosowań lądowych do morskich. Stopień mocy może stać się większy, ale mózg jest ten sam. Z tego powodu siłownik wychylenia stanowi większy procent kosztów, gdy turbina staje się mniejsza, ale odwrotnie – gdy turbina staje się większa. Innymi słowy, koszt najnowocześniejszego siłownika to kropla w morzu.

Zasoby wiatru

Największą zaletą morskiej energetyki wiatrowej jest jej niezawodność i stabilność. Nawet na płytkich wodach wiatr jest bardziej niezawodny niż na lądzie. Stałe wiatry handlowe przyczyniają się do silnej produkcji energii elektrycznej w lokalizacjach morskich.

W głębi lądu wiatr musi również konkurować z:

• wzgórzami
• drzewami
• strukturami stworzonymi przez człowieka

Zużyciem

Stały wiatr na morzu oznacza, że turbina będzie prawdopodobnie bardziej zużyta. Użycie mocnych, dobrze wykonanych komponentów o długich cyklach życia sprawi, że utrzymanie turbiny morskiej stanie się mniejszym problemem.

Jedną z problematycznych części amortyzacji turbiny na morzu jest nieunikniona korozja w słonej wodzie, która wiąże się z terytorium. Materiały, z których wykonana jest turbina, muszą być klasy morskiej – nawet elementy sterowania skokiem, które nie są bezpośrednio narażone na działanie czynników atmosferycznych, muszą być wyjątkowo odporne na korozję.

Potrzeby konserwacyjne

Każda turbina wiatrowa powinna być tak bezobsługowa, jak to tylko możliwe – minimalny czas przestoju równa się maksymalny zysk. Jednak potrzeba bezproblemowej farmy jest największa w przypadku turbin morskich. Ze względu na nieprzewidywalną pogodę i logistyczne wyzwania związane z dotarciem do turbin, przeprowadzanie prac konserwacyjnych na wieżach morskich jest trudne i znacznie droższe niż na lądzie.

W przypadku zastosowań morskich szczególnie ważne jest posiadanie doskonałego rozwiązania do kontroli skoku. Najlepsze modele siłowników cyfrowych dostępne obecnie na rynku nie wymagają konserwacji: Wystarczy utrzymywać je w czystości, aby odprowadzać ciepło!

Zmniejszanie luki w potencjale offshore

Wewnętrzne działanie turbin wiatrowych na lądzie i morzu jest w dużej mierze takie samo. Różnice pojawiają się w lokalizacji, gdzie zasadzisz nasiona swojej farmy.

Dwa kierunki rozwoju pomagają wypełnić lukę między firmami produkującymi turbiny wiatrowe a potencjałem offshore. Pierwszy z nich to ciągłe innowacje w dziedzinie fundamentów głębinowych. Drugim jest zastosowanie wszechstronnych systemów nachylenia łopat, które można dostosować do większych turbin i zminimalizować ryzykowną konserwację.

.