Trots att havsbaserade vindkraftverk kom mycket senare är deras grundläggande design nästan identisk med vindkraftverk på land. Det finns dock några viktiga skillnader i utformningen, och de flesta av dem börjar från grunden.

De miljöfaktorer som måste beaktas vid utformningen av havsbaserade vindkraftverk gör produktionseffektiviteten på öppet vatten till en utmaning. Men tekniken förbättras, och den ökande efterfrågan på billig och effektiv vindkraft driver redan innovationer framåt.

Onshore Vs. Design av havsbaserade vindkraftverk – skillnader och viktiga överväganden

Fundament

Vindkraftverk som byggs på land använder vanligtvis betongfundament. Havsbaserade turbiner kan kräva mer kreativitet när det gäller fundament, beroende på djupet på din byggplats.

Den största svårigheten med konstruktion av havsbaserade vindkraftverk är inte själva turbinen. Turbiner på land kan i stort sett kopieras för användning till havs. Problemet är att vissa standardkonstruktionsalternativ är oöverkomligt dyra att använda på djupt vatten, särskilt med flera vindkraftverk. Många fundamentlösningar som är vanliga för inlandsapplikationer är inte anpassade för djupvattenapplikationer.

Det finns en variation i hur havsbaserade turbiner är uppställda. Vissa är byggda på undervattenstorn, andra är flytande eller halvt nedsänkbara och förankrade. Allt beror på vilken plats som är idealisk för att fånga vinden.

En stor del av den teknik som används för konstruktioner och fundament för havsbaserade turbiner är lånad från olje- och gasindustrin. Tekniken för basen och den halvt nedsänkbara utrustningen, liksom förankringarna och standardmetoderna för att upprätthålla stabiliteten, kommer direkt från spelboken för den industrin – som har underhållit offshore-strukturer i årtionden.

Fundamentdesign är ett hett ämne inom offshore vindkraftsproduktion för närvarande. Det pågår just nu en hel del diskussioner om hur man kan revolutionera konstruktionen av dessa fundament för att effektivare utnyttja potentialen på offshoremarknaden. Billigare konstruktioner sänker den totala kostnaden för den producerade energin och gör projekt möjliga.

Vattendjup &Avstånd från kusten

Att sätta upp ett landbaserat vindkraftverk är vanligtvis mycket enklare än ett havsbaserat. Vid offshore-konstruktion måste du ta hänsyn till vattendjup för att ta hänsyn till undervattenskonstruktioner och avståndet från land för att lägga kablar för att föra elektriciteten till marknaden.

I världen av vindkraftsproduktion anses grunt vatten vara allt som är 30 meter eller mindre djupt – det är vanligen konventionella tornkonstruktioner som planteras på havsbotten. När man kommer över 30 meter befinner man sig i ett övergångsområde där en fackverksstruktur skulle användas för den undervattensdelen av tornet. Sextio meter och djupare anses vara djupvatten, och vindkraftverk här är förankrade halvt undervattensfartyg.

Rotorstorleken i turbinen ökar ju längre ut från kusten man kommer.

Turmstorlek & Pitch-aktuatorn

Alla havsbaserade vindkraftverk är pitch-styrda, eftersom det finns mer effekt per torn (fångstvänligt, eller hur?) med bladens pitch-styrning. Havsbaserade vindkraftverk är vanligtvis större eftersom ett havsbaserat fundament, förutom att det är väl lämpat för konstanta vindar till havs, utgör en mycket större andel av vindkraftverkets totala kostnad (jämfört med på land) och det är viktigt att pressa ut varje möjlig megawatt ur strukturen innan nästa vindkraftverk byggs.

Kostnaden för ett system för pitchreglering ökar inte nämnvärt från landbaserade till havsbaserade tillämpningar. Effektsteget kan bli större, men hjärnan är densamma. Av denna anledning blir pitch-aktuatorn en större andel av kostnaden när en turbin blir mindre, men det motsatta händer också när turbinen blir större. Med andra ord är kostnaden för en banbrytande pitch-aktuator en droppe i havet för offshore-projekt.

Vindresursens tillförlitlighet

Den största fördelen med havsbaserad vindkraft är att den är pålitlig och stabil. Även på grunt vatten tenderar vinden att vara mer pålitlig än på land. Stabila passadvindar bidrar till starka siffror för elproduktion vid offshore-anläggningar.

Inland måste vinden också konkurrera med:

• Backar
• Träd
• Mänskliga strukturer

Slitage

Den stabila vinden till havs innebär att det troligen kommer att bli mer slitage på turbinen. Genom att använda starka, välgjorda komponenter med lång livslängd blir underhållet av turbiner till havs mindre problematiskt.

En problematisk del av turbinavskrivning till havs är den oundvikliga saltvattenkorrosionen som följer med territoriet. Turbinens material måste vara av marin kvalitet — även de komponenter för pitchkontroll som inte är direkt utsatta för väder och vind måste vara extremt korrosionsbeständiga.

Underhållsbehov

Alla vindkraftverk bör vara så underhållsfria som möjligt — minimal stilleståndstid är lika med maximal vinst. Men behovet av en problemfri anläggning är störst för havsbaserade turbiner. Mellan det oförutsägbara vädret och de logistiska utmaningarna för att nå turbinerna är det svårt och mycket dyrare att utföra underhåll på offshore-torn än på land.

Att ha en bra lösning för pitchkontroll blir särskilt viktigt i offshore-applikationer. De bästa digitaliserade ställdonsmodellerna på dagens marknad är underhållsfria: Det är bara att hålla dem rena för värmeavledning!

Bridging the Gap in Offshore Potential

Det inre arbetet i havsbaserade och landbaserade vindkraftverk är i stort sett detsamma. Skillnaderna finns på den plats där du planterar fröna till din park.

Två utvecklingar bidrar till att överbrygga klyftan mellan vindkraftverksföretag och offshore-potentialen. Den första är den fortsatta innovationen när det gäller djuphavsfundament. Den andra är användningen av mångsidiga system för bladvinkelns stigning som kan anpassas till större turbiner och minimerar riskfyllt underhåll.