Vid den senaste"Kina Offshore Wind Power Engineering Technology Conference,"ett huvudtal hölls av offshoreproduktlinjens general manager. Han betonade att de nuvarande flaskhalsarna i Kinas havsbaserade vindkraftverk ligger i bladen och huvudlagren. Med tanke på den höga efterfrågan på havsbaserade vindkraftverk är det avgörande för tillverkare att fokusera på att tillhandahålla lösningar som säkerställer investeringsavkastning baserade på tillgängliga försörjningskedjor och på så sätt stödja en hållbar utveckling av havsbaserad vindkraft i Kina.

Utvecklingsresa för vindkraftsblad

Utvecklingen av vindkraftverksblad i Europa och Kina granskades. Mellan 1991 och 2015 var Kina en efterföljare när det gäller turbinkraft och bladstorlek. Men 2017 hade Kina utvecklat ett vindkraftverk med en diameter på 171 meter, vilket överträffade Europas 164 meter. År 2019 introducerade både Europa och USA ännu större turbiner med en diameter på 220 meter. Denna paritet i turbinstorlek betyder att Kina och Europa nu ligger på samma nivå när det gäller utveckling av vindkraftverk till havs.

Utmaningar och innovationer inom vindenergi

Enligt en känd global vetenskapstidning står vindkraftssektorn inför betydande utmaningar inom aerodynamik, strukturell dynamik och hydrodynamik när vindkraftverken till havs ökar i storlek. Forskningen inom dessa grundläggande vetenskapliga områden har inte hållit jämna steg med de växande turbindiametrarna. I motsats till flygindustrin, som inte har sett flygplanens vingspann överstiga 80 meter ens efter ett sekel, har vindkraftsindustrin på mindre än fyra decennier nått turbindiametrar på 200 meter.

Vikten av gradvisa framsteg inom tekniska och tekniska framsteg betonades. Att öka bladlängden kräver genombrott inom material och tillverkningsteknik. Att enbart förlita sig på befintlig teknik för att öka bladstorleken är otillräckligt för att stödja den fortsatta utvecklingen av havsbaserad vindkraft.

Behovet av slöjamaterial i kolfiber

För att stödja längre offshore-blad måste industrin våga sig på"outforskat territorium"av Carbon Fiber Veil-material. Denna övergång speglar situationen för ett decennium sedan när Kina var tvungen att licensiera bladkonstruktioner från europeiska företag, med kärnmaterial och utrustning från tyska eller japanska företag. Stora forminvesteringar, långa tidslinjer och omogna processteknologier komplicerar utvecklingen ytterligare, vilket gör bearbetningseffektiviteten för överdimensionerade blad betydligt lägre än för vanliga blad med 3-4 gånger. Detta utgör en stor flaskhals för att säkerställa projektets lönsamhet under nuvarande storskaliga havsbaserade vindkraftsinstallationer i Kina. Carbon Fiber Veil är avgörande för nästa generations vindkraftverk, och tillgodoser både behovet av styrka och lätta egenskaper.

Utmaningar i försörjningskedjan för huvudlager

Huvudlagret är en annan flaskhals, som härrör från designutmaningar, problem med leveranskedjan och installationskomplexitet. Specifikt står försörjningskedjan för stora offshore-turbinhuvudlager inför tre viktiga utmaningar:

1. Huvudlagerringens diameter överstiger ofta 2 meter, vilket överträffar kapaciteten hos de flesta tillgängliga verktygsmaskiner.

2. Det finns bara två vanliga leverantörer som kräver kapacitetsreservationer minst ett år i förväg.

3. Inhemska leverantörer saknar för närvarande design- och bearbetningsförmåga för så stora lager.

Lösningar och innovationer inom lagerteknik

Antagandet av dubbel SRB-teknik för huvudlagerkonfigurationer säkerställer stöd för 5-6 MW turbiner med en diameter inom 1,5 meter. Denna lösning, uppbackad av en robust global försörjningskedja, möjliggör lokal leverantörsinblandning i design och produktion. Däremot står tekniker som kräver större diametrar, såsom dubbla TRB och DRTRB, inför betydande kapacitets- och effektivitetsutmaningar.

Optimera offshore vindkraftverks prestanda

Trots utmaningarna är företaget fortfarande övertygat om att tillhandahålla havsbaserade vindlösningar som ger positiv avkastning på investeringar. En omfattande karta över den utjämnade energikostnaden (LCOE) för Kinas vindkraftsparker till havs skapades, som vägleder definitionen av turbiner och hjälper utvecklare att identifiera lönsamma projekt. Fokus ligger inte på turbinkapacitet utan på LCOE, där kraftproduktion är den mest kritiska faktorn.

Regionala anpassningar och LCOE-känslighetsanalys

Olika regioner kräver olika kombinationer av turbineffekt och rotordiameter för att optimera LCOE. Företaget genomförde LCOE-känslighetsanalyser för områden med hög vind som Fujian, områden med låg vind som Guangxi och områden med medelhög vind som Zhejiang. Fynden tyder på att 6-8 MW-turbiner är optimala för scenarier med hög vind, medan 4-6 MW-turbiner är bäst för scenarier med låg till medellåg vind. Lägre vindhastigheter kräver större rotordiametrar och vice versa. Användningen av Carbon Fiber Veil i dessa turbiner är avgörande för att uppnå önskad prestanda och effektivitet.

Åtgärda vakningsförluster i vindkraftsparker till havs

Kinas vindkraftsparker till havs drabbas av större vågförluster än europeiska motsvarigheter på grund av tätare layouter, lägre vindhastigheter och stabilare atmosfärer. En utvärdering av nästan 1,5 GW havsbaserad turbinkapacitet visade att initiala uppskattningar av vakförluster var cirka 2 % för låga. Ansträngningar för att minska väckningsförlusterna genom gruppvakningskontrollteknik har resulterat i en 3-4% ökning av elproduktionen. I takt med att havsbaserade vindkraftsparker blir tätare, blir värdet av gruppvågskontrolltekniken allt större. Att implementera kolfiberslöja i bladdesignen förbättrar inte bara prestandan utan minskar också effekten av vakna förluster.