Оффшорная ветроэнергетика – Оффшорные ветряные электростанции: обзор

Содержание

Оффшорные ветряные электростанции: обзор

При выборе месторасположения ветряной электростанции главным критерием является среднегодовая скорость ветра. Чем выше этот показатель, тем эффективнее будет работать ветроэлектрическая установка, и тем самым стабильнее будет передача электроэнергии потребителю. Именно поэтому к оффшорным ветряным электростанциям прикован наибольший интерес.

Преимущества и недостатки

Среди отраслей возобновляемой энергетики по установленной мощности ветроэнергетика развивается особенно быстро. Сейчас уже построены огромные наземные ветропарки. Одним из является Roscoe Wind Farm с 627-и установками горизонтально-осевого типа, и расположенном на площади в 400 квадратных км.

Однако, территория, где дуют сильные и стабильные ветра, на суше не безгранична. Особенно в густонаселенной Европе. Конечно, можно построить ветропарки на суше и за пределами Европы, но тогда транспортировка электроэнергии обходилась бы настолько дорого, что строить ветропарки просто не имело бы смысла. Но выход был найден – это территория на море вдоль побережья. В некоторых местах глубина достигает нескольких десятков метров, и при этом территория ничем не занята. Кроме этого, в море среднегодовая скорость ветра выше, чем на суше, что позволит вырабатывать больше электроэнергии. Например, в Северном море средняя глубина составляет 96 м при площади в 544 тыс. кв.км. Поэтому неудевительно, что на нем расположено больше всего оффшорных ветропарков.

Еще одним преимуществом может послужить тот факт, что оффшорную ВЭС можно расположить в море вблизи крупного промышленного центра, снизив тем самым стоимость передачи электроэнергии по сетям. При этом на удалении 10-12 км от берега, оффшорная ВЭС не будет портить морские пейзажи.

Но несмотря на преимущества у оффшорной ветроэнергетики есть огромный минус – строительство оффшорных ветропарков обходится дороже, чем наземных, поэтому окупается оно лишь в том случае, если ветропарк вырабатывает достаточное количество энергии. Например, установка фундамента для наземной ВЭУ обходится в несколько раз дешевле, чем для оффшорной ВЭУ. В связи с этим, по данным REN21, стоимость одного кВт-часа для ВЭС мощностью выше 1,5 МВт наземного размещения равно 5-9 центов США, а для морского размещения 10-14 центов США. Для сравнения стоимость одного кВт-часа для гидроэлектростанций с установленной мощностью свыше 10 МВт составляет 2-5 центов США.

Специалисты предлагают снизить себестоимость произведенной энергии за счет увеличения размеров ветроустановок. Но здесь тоже возникают множество вопросов, связанных с прочностью. Например, длина лопастей некоторых моделей превышает 45 метров, и при дальнейшем увеличении этого показателя, повышаются требования к их прочностным характеристикам.

Также эксплуатация и техническое обслуживание оффшорных ветряных электростанций является более трудным и дорогостоящим, чем наземных ветряных электростанций. Морские условия усложняют монтаж, пуско-наладочные работы, обслуживания и ремонт, что делает это основной проблемой. В зимних условиях, ветряные электростанции могут быть недоступны для обслуживания в течение нескольких дней при штормовых условиях и плохой видимости. Кроме этого существует еще ряд вопросов, которые необходимо решить при установке оффшорных ВЭС. Это и вопрос, связанный с помехой для транспортного судоходства и рыболовства, и вопрос с экологией, и т.д.

Но, тем не менее, развитие этой отрасли продолжается, и предлагаются все новые и новые решения оффшорных ветроустановок.

История появления оффшорной энергетики

Пионером в области оффшорной ветроэнергетики является Дания. Именно в этой стране в 1991 году была установлена первая в мире оффшорная ветроэлектростанция (ВЭС) Vindeby (еще известна как Ravnosbogr) мощностью 5 МВт, состоящая из 11 ветротурбин компании Siemens мощностью 0,45 МВт каждая.

По состоянию на октябрь 2010 года суммарная мощность всех установленных оффшорных ветрустановок составляет 3,16 ГВт. Большая часть оффшорных ветроустановок находятся в Северной Европе. Согласно исследованиям BTM Consult к 2014 году суммарная мощность оффшрных ветроустановок превысит 16 ГВт. Значительный вклад в это внесут строящиеся оффшорные ветропарки в Великобритании и Германии.

Например в Великобритании за 2010 год было построено четыре оффшорных ветроэлектростанций с наименьшей установленной мощностью 64,8 МВт и с наибольшей 300 МВт (Thanet Offshore Power Station).

Как работает оффшорная ветряная электростанция

Принцип работы оффшорного ветропарка кардинально ничем не отличается от наземного. Разница лишь в условиях эксплуатации. Оффшорные ветротурбины должны иметь повышенную защиту от агрессивной среды – т.е. от соленой воды, что влияет на требование к некоторым материалам.

Ветротурбина устанавливается на фундамент (1). Набегающий ветряной поток под действием аэродинамических сил вращает лопасти (2), которые механически связаны коробкой передач (мультипликатор) и генератором, расположенными в гондоле (3). Генератор вырабатывает электроэнергию, передающуюся по подводным кабелям сначала на оффшорный трансформатор (5), а затем на подстанцию (6), расположенную на берегу.

В зависимости от типа и глубины поверхности существует несколько разновидностей фундаментов.

Наиболее распространенные модели ветроустанок

По состоянию на октябрь 2010 года доля ВЭУ производства немецкого концерна Siemens и датского концерна Vestas составляет 91,8% от всей установленной мощности оффорных ветропарков – это 3160 МВт. Для строительства оффшорных ВЭУ производства Vestas наибольшей популярностью пользуются модели Vestas V-80 (мощность 2 МВт) и Vestas V-90 (3 МВт), а производства Siemens модели Siemens 2,3-93 и Siemens 3,6-107.

Судно для установки фундамента для ветроустановок

Одним из суден, служащим для установки фундамента является судно TIV Resolution, специально разработанное для этих целей. Для этого оно оснащено 6-ю опорами, которые опускаясь на дно, стабилизируют судно, тем самым обеспечивают стабильную платформу для установки турбин на заранее подготовленное место. Как только турбины установлены, Resolution опускается обратно в воду и передвигается на другую локацию, где процесс повторяется.

Заключение

Оффшорная ветроэнергетика продолжает развиваться. Уже сегодня есть разработки плавучих ВЭУ, не требующих установки фундамента. Все чаще предлагаются даже в чем-то футуристические разработки. И не смотря на некоторую дороговизну «оффшорной» электроэнергии, перспективы в данном сегменте огромные.

Процесс строительства оффшорной ветроустановки (фото)

В материале показан процесс строительства оффшорной ветроэлектрической установки.

 

1. Транспортировка компонентов ветроэлектрической установки в порт.

 

2. Компоненты складируются в порту для дальнейшей погрузки на баржи.

3. Компоненты загружаются на баржи для отправки на место строительства ветряной электростанции.

4. Транспортировка к месту назначения

5. Установка фундамента.

 

6. Монтаж башни.

7. Установка гондолы.

8. Установка лопастей.

Монтаж оффшорной ветроэлектрической установки завершен.

На видео показан процесс строительства оффшорной ветряной электростанции Princess Amalia Wind (еще известная как Q7 Wind Farm) мощностью 120 МВт в Нидерландах. Ветропарк состоит из 60-и ветротурбин Vestas V-80-2.0MW.

Источник

___________________________________________________________

Знаете такие масштабные картинки напоминают компьютерные стратегии. Например игру Гнев Богов. Складывается впечатление, что такое могут построить только титаны.

Читайте также:


www.ekopower.ru

Оффшорная ветроэнергетика

21-04-2016

Оффшорные ветры менее порывисты и дуют сильнее, тем самым позволяют вырабатывать больше ветровой энергии, чем на суше. В море есть обширные территории для строительства электростанций, а растущий дефицит наземных участков (особенно вблизи купных городов – потребителей электроэнергии) сделал вынос ветроэнергетики за пределы суши весьма логичным. При этом, уже на удалении 10-15 км от берега, оффшорный ветропарк не будет менять морские пейзажи.


Принцип работы морских ветропарков принципиально ничем не отличается от наземного. Существенная разница заключается в условиях установки и эксплуатации.


Офшорная ветроэнергетика считается относительно новой технологией. Только недавно некоторые страны, в своем стремлении достичь максимальную эффективность энергии ветра, начали возводить оффшорные ветроэлектростанции. Пионером в секторе оффшорной ветроэнергетики является Дания. Именно она в 1991 году установила первую в мире оффшорную ветроэлектростанцию Vindeby мощностью 5 МВт, состоящая из 11 ветротурбин компании Siemens (0,45 МВт каждая).

Сегодня Дания все еще входит в тройку лидеров по установленной мощности морских ВЭС, уступая лишь Великобритании и Германии.

По данным Глобального совета по ветроэнергетике (GWEC), 2015-й был весомым годом для оффшорной ветроэнергетики. Добавленные мощности ветровых установок составили около 3,4 ГВт, что привело к общей морской ветровой установленной мощности свыше 12 ГВт.

По результатам 2015 года Европа преодолела отметку в 11ГВт установленных мощностей оффшорной ветроэнергетики. И более 91% оффшорных ветропарков всего мира в настоящее время установлено у берегов Европы (причем более 60% из них находятся в водах Северного моря).  В настоящее время средняя мощность оффшорной ветротурбины в европейских водах составляет 4,2 МВт, средняя глубина воды – 27,1 м, среднее расстояние от берега – 43,3 км. 


Однако, даже учитывая очевидные преимущества, развитие оффшорной ветроэнергетики осуществлялось намного медленнее наземной. Это отставание происходило по разным причинам, к которым можно отнести и сложность ведения работ в морских условиях, и высокая стоимость морских ветротурбин, а также стоимость подключения в энергосеть.

Строительство ветропарков на воде обходится дорого, поэтому и окупается только в том случае, если ветропарк будет вырабатывать необходимое количество энергии. Оффшорная ветроэнергетика не перестает развиваться, постоянно снижая высокие капитальные затраты. Сегодня уже существуют плавучие ветротурбины, не требующие установки фундамента.

Европейская комиссия неоднократно заявляет, что оффшорная ветроэнергетика признается ключевой технологией в стимулировании экономических систем ЕС. На ежегодной конференции и выставке Европейской ветроэнергетической ассоциации EWEA-2015 (прошедшей в Париже в ноябре 2015 г.) вице-президент Еврокомиссии по вопросам энергетического союза Марош Шефчович заявил: «Оффшорная ветроэнергетика, особенно с учетом энергетических сетей Северного моря, обладает огромнейшим потенциалом для распространения новой волны «зеленой» энергетики».

Энергия морского ветра является важным компонентом достижения Европой перестройки энергетической отрасли в сторону производства энергии из ВИЭ. Кроме того, Китай поставил перед собой цель – 30 ГВт установленных мощностей на своем побережье к 2020 г. А также Соединенные Штаты, обладающие морским ветровым потенциалом, превышающим текущее энергопотребление в 4 раза, уже запустили оффшорные проекты в стадию активной разработки.

Так как большинство крупнейших городов мира расположены вблизи береговой линии, широкомасштабное развитие мировой оффшорной ветроэнергетики видится весьма перспективным, что сделает ее еще более эффективной и конкурентоспособной. А в долгосрочной перспективе, оффшорная ветроэнергетика станет действительно мировой промышленной отраслью.

 


www.windpower.by

Прибрежная (оффшорная) ветряная энергетика | Возобновляемая энергия и ресурсы

Во многих точках нашей планеты в прибрежной зоне континентов и островов дуют постоянные сильные ветра, чья энергия может быть использована человечеством для производства высокорентабельного, экологически чистого электричества. Ветряные электростанции, построенные в неглубокой зоне морей называют оффшорными (от английского «offshore» — «на некотором расстоянии от берега»), а также прибрежными, шельфовыми или водными (надводными). Это одна из наиболее перспективных областей возобновляемой энергетики, в частности ветряной энергетики, в которую уже осуществляются миллиардные вложения.

Мировой рынок прибрежной ветряной энергетики

Производство энергии из источников прибрежной ветряной генерации увеличилось в пять раз в 2010-2015 гг. Этот сегмент особенно интенсивно развивается в Европе, в странах с обширным выходом к морю таких как Великобритания (где, по оценкам, сосредоточено до 30% всех ветряных ресурсов ЕС), Дания, Бельгия, Германия. Наиболее плотно здесь конкурируют производители ветрооборудования Siemens Gamesa и MHI Vestas.

В 2018 году количество введенных новых мощностей прибрежной ветряной энергетики в мире составило 4,3 ГВт.

Большая часть инвестиций в возобновляемую энергетику — 25,7 млрд долл — пришлась в 2018 году на прибрежную ветряную генерацию, 14% рост по сравнению с предыдущим годом. Часть проектов располагается в Европе, в том числе Moray Firth East мощностью 950 МВт стоимостью 3,3 млрд долл, а также 13 оффшорных ветряных проекта в Китае совокупной мощностью 1,7 ГВт и стоимостью 11,4 млрд долл.

По данным доклада МЭА по оценке успехов в области внедрения технологий возобновляемой энергетики в мире Tracking Clean Energy Progress 2017, в 2016 году в области прибрежной ветряной энергетики рекордно низкие цены были достигнуты в Нидерландах (55-73 долл США за МВт/ч) и Дании (65 долл США за МВт/ч).

Перспективы прибрежной ветряной электроэнергетики в мире

Производство энергии из источников прибрежной ветряной генерации по прогнозам вырастет вдвое до 2020 года по сравнению с 2017 годом.

Затраты на производство энергии оффшорными ветряными электростанциями снизятся на 77% к 2040 году, в соответствии с оценкой, опубликованной BNEF в докладе Перспективы новой энергетики 2017 (New Energy Outlook 2017).

Типы прибрежных ветряных электростанций

На данный момент наиболее распространены наводные ветряные турбины, чье основание жестко крепится к морскому дну. Параллельно идет разработка нового типа прибрежной ветряной энергогенерации с помощью ветряных турбин, установленных на плавучих платформах, прикрепленных ко дну швартовыми якорными тросами на глубине до 120 метров. Такая технология  позволяет строить энергетические объекты в более глубоких областях мирового океана, чем обычные прибрежные ветряные электростанции, жестко фиксированные основания которых становятся экономические невыгодным начиная с глубины 35-40 метров.

Технологию так называемых «плавающих / плавучих» или «подвижных» (floating) прибрежных ветряных электростанций разрабатывают несколько компаний, в том числе норвежская энергетическая компания Statoil.

Пилотный проект такой электростанции Hywind Scotland мощностью 30 МВт строится у побережья Шотландии, запуск его планируется на конец 2017 года.

История прибрежной ветряной энергетики

Первая ветряная электростанция водного типа Vindeby была построена в 1991 году неподалеку от побережья Дании совместными усилиями датской компании DONG (нынешнее название — Ørsted) и немецкой Siemens.

Строительство надводной ветряной электростанции с фиксированным основанием

Установка монофундаментных столбов для ветряной турбины

Для установки ветряной турбины необходим прочно вкопанный в морское дно фундамент. Чаще всего для этого используются заранее произведенные полые монофундаментные столбы. Эти трубы диаметром около 5 метров, длиной до 72 метров и весом от 300 до 550 тонн настолько огромны, что доставить их на корабле — очень сложная задача, поэтому чаще всего их просто сплавляют до места установки, предварительно герметично закрыв оба отверстия. На строительной площадке каждая из труб-фундаментов врывается специальным плавающим краном в морское дно на глубину 35 метров, что занимает приблизительно три часа. Перед тем как вбивать монофундаментные столбы специальным звуком распугивают морских животных вокруг места строительства. После окончания установки конец трубы остается торчать из воды.

Установка базы для турбинной вышки

В верхней части каждого однофундаментного столба устанавливается переходной сегмент, который оснащен механизмом якорного крепления, 25-метровой лестницей, платформой, входной дверью и трубами для защиты силовых кабелей от воды. Переходные сегменты доставляются с берега и устанавливаются специальной подъемной платформой, которая затем корректирует точность их вертикальной установки с максимальной погрешностью 0,3 градуса.

Сборка и установка вышки и ротора ветряной турбины

Каждая из ветряных турбин вначале собираются на земле, поскольку осуществлять подобные работы в воде крайне затруднительно. Две части башни турбинного генератора, гондола (обтекатель) и головка винта скрепляются, после чего на суше же происходит энергетический тест установки. Затем собранная ветряная турбина транспортируется на платформе к месту строительства вместе с лопастями винта, башня устанавливается в гнездо переходного сегмента фундамента, затем к ней крепятся лопасти ротора. В благоприятных погодных условиях сбор одного ветряного турбинного генератора может занять около шести часов.

Соединение турбин между собой, надводная и наземная станции высокого напряжения

Между собой турбины соединяются в единую электросеть высоковольтными кабелями, которые затем надежно закапываются в морское дно. Эта сеть подсоединяется в надводной станции высокого напряжения, которая трансформирует напряжение в 150 кВт для избежания потерь при передаче на дальние расстояния. Станция высокого напряжения располагается примерно в середине ветряной электростанции, от нее до берега тянется многокилометровый кабель толщиной в несколько десятков сантиметров, по которому полученное электричество доставляется до наземной станции высокого напряжения, которая передает его в общую сеть.

Последние новости области прибрежной ветряной генерации

  • BNEF: Стоимость хранения энергии в литий-ионных аккумуляторах упала на 35% за год
  • BNEF: Vestas возглавила список крупнейших производителей ветряных турбин в 2018 году
  • Moray East (Мори Ист) — прибрежная ветряная электростанция — 950 МВт, Великобритания
  • Triton Knoll (Тритон Ноул) — прибрежная ветряная электростанция — 860 МВт, Великобритания
  • Dudgeon (Даджен) — прибрежная ветряная электростанция — 402 МВт, Великобритания, 2017
  • Hywind Scotland (Хайвинд Скотланд) — плавающая прибрежная ветряная электростанция — 30 МВт, Великобритания, 2017
  • Hornsea 1, 2, 3, 4 (Хорнси 1-4) — прибрежные ветряные электростанции — 5 ГВт, Великобритания, 2020
  • Vindeby (Виндеби) — прибрежная ветряная электростанция — 5 МВт, Дания, 1991
  • Walney Extension (Уэлни Экстеншен) — прибрежная ветряная электростанция — 659 МВт, Великобритания, 2018
  • Borssele 1 и 2 (Борселе 1 и 2) — наземные ветряные электростанции — 752 МВт, Нидерланды, 2020

Организации, работающие в сфере надводной ветряной энергетики

Компании, работающие в сфере оффшорной ветряной энергетики

Проекты прибрежной ветряной энергетики по всему миру

  • Ajos (Айос) — наземно-прибрежная ветряная электростанция — 42,4 МВт, Финляндия, 2017
  • Anholt (Анхольт) — прибрежная ветряная электростанция — 400 МВт, Дания, 2013
  • Barrow (Бэрроу) — прибрежная ветряная электростанция — 90 МВт, Великобритания, 2006
  • Belwind (Белвинд) — прибрежная ветряная электростанция — 165 МВт, Бельгия, 2010
  • Block Island (Блок Айленд) — прибрежная ветряная электростанция — 30 МВт, США, 2016
  • Borkum Riffgrund 1 (Боркум Риффгрунд 1) — прибрежная ветряная электростанция — 312 МВт, Германия, 2015
  • Borkum Riffgrund 2 (Боркум Риффгрунд 2) — прибрежная ветряная электростанция — 450 МВт, Германия, 2019
  • Borssele 1 и 2 (Борселе 1 и 2) — наземные ветряные электростанции — 752 МВт, Нидерланды, 2020
  • Burbo Bank (Бурбо Бэнк) — прибрежная ветряная электростанция — 90 МВт, Великобритания, 2007
  • Burbo Bank Extension (Бурбо Бэнк Экстеншен) — прибрежная ветряная электростанция — 258 МВт, Великобритания, 2017
  • Coastal Virginia (Коустал Вирджиния) — прибрежная ветряная электростанция — 12 МВт, США, 2020
  • DanTysk (ДанТыск) — прибрежная ветряная электростанция — 288 МВт, Германия, 2015
  • Dogger Bank (Доггер Бэнк) — прибрежный ветряной энергопарк — 4,8 ГВт, Великобритания
  • Dudgeon (Даджен) — прибрежная ветряная электростанция — 402 МВт, Великобритания, 2017
  • Global Tech 1 (Глобал Тех 1) — прибрежная ветряная электростанция — 400 МВт, Германия, 2015
  • Gode Wind 1, 2 (Годе Винд 1 и 2) — прибрежные ветряные электростанции — 582 МВт, Германия, 2016
  • Gunfleet Sands 1 и 2 (Ганфлит Сэндс 1-2) — прибрежные ветряные электростанции — 173 МВт, Великобритания, 2010
  • Horns Rev 2 (Хорнс Рев 2) — прибрежная ветряная электростанция — 209 МВт, Дания, 2009
  • Hornsea 1, 2, 3, 4 (Хорнси 1-4) — прибрежные ветряные электростанции — 5 ГВт, Великобритания, 2020
  • Hywind Scotland (Хайвинд Скотланд) — плавающая прибрежная ветряная электростанция — 30 МВт, Великобритания, 2017
  • Lincs (Линкс) — прибрежная ветряная электростанция — 270 МВт, Великобритания, 2013
  • London Array (Лондон Эррей) — прибрежная ветряная электростанция — 630 МВт, Великобритания, 2013
  • Moray East (Мори Ист) — прибрежная ветряная электростанция — 950 МВт, Великобритания
  • Nobelwind (Нобелвинд) — прибрежная ветряная электростанция — 165 МВт, Бельгия, 2017
  • North Sea Wind Power Hub (Ветряной энергетический узел в Северном море) — 70-100 ГВт, Северное море

renewnews.ru

ОФФШОРНАЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА Текст научной статьи по специальности «Энергетика»

Шпиганович Алла Александровна, д-р техн. наук, профессор, [email protected] lipetsk.ru, Россия, Липецк, Липецкий государственный технический университет,

Зацепин Евгений Петрович, канд. техн. наук, доцент, [email protected] lipetsk. ru, Россия, Липецк, Липецкий государственный технический университет

TO ANALYSIS OF ELECTRICITY CERTAINABILITY SYSTEMS OF INDUSTRIAL ENTERPRISES

A.N. Shpiganovich, A.A. Shpiganovich, E.P. Zatsepin

The effects of various factors, both external and internal, on electrical equipment of electrical power supply systems during operation: increased humidity, aggressiveness of media, dust, adverse atmospheric phenomena, mechanical and electrical loads, etc. were analyzed. Analyzed changes in the basic properties of materials of electrical installations.

Key words: power supply, reliability, failure, operating time, reliability, levels, electrical equipment.

Shpiganovich Aleksandr Nikolaevich, doctor of technical science, professor, the head of chair, [email protected] lipetsk. ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University,

Shpiganovich Alla Aleksandrovna, doctor of technical science, professor, [email protected] lipetsk. ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University,

Zatsepin Evgeniy Petrovich, candidate of technical science, docent, [email protected] lipetsk. ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University

УДК 621.311.24

ОФФШОРНАЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА

А. С. Филатова

Рассматриваются вопросы о развитии ветроэнергетики, а именно оффшорной ветроэнергетики.

Ключевые слова: оффшорная ветроэнергетика, ветроэнергетическая установка, ветроэлектростанция, возобновляемые источники энергии.

Глобальное использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) становится необходимым инструментом для будущего развития мировой экономики и борьбы с истощением углеводородного сырья.

В последние годы все больше ведутся исследования, направленные на поиск и изучение новых видов источников энергии, а также способов применения их для увеличения топливно-энергетических ресурсов. Особый интерес проявляется к нетрадиционным источникам энергии (НВИЭ), таким, как энергия ветра, солнца, гидроэнергия малых рек и т.д.

В статье, которая была опубликована в сборнике «Известия Тульского государственного университета. Технические науки», выпущенным издательством ТулГУ, под названием «Положение и перспективы нетрадиционной возобновляемой энергетики в России», рассматривался вопрос о нынешнем состоянии НВИЭ в России и перспективах развития её в нашей стране, а также была проведена оценка текущего положения возобновляемых источников энергии [1].

Данная статья посвящена проблеме, которая не была подробно изучена в предыдущей статье, где рассматривались вопросы об общем ее положении. Одной из наиболее перспективной области НВИЭ является энергии ветра, которая постоянна, устойчива и наиболее развита из альтернативных источников на нынешний день. А именно в этой статье более подробно рассматриваются вопросы о развитии относительно новой технологии - оффшорной ветроэнергетики.

Ветроэнергетические установки, которые построены недалеко от побережья морей называют оффшорными, что в переводе с английского слова offshore- на некотором расстоянии от берега, а также водными или прибрежными.

Прибрежные ветра намного сильнее и менее порывисты по сравнению с ветрами, дующими в глубине материка. Вследствие чего, они позволяют вырабатывать больше энергии.

На современном этапе развития на долю оффшорной ветроэнергетики приходится около 2% от общей установленной ветроэнергетической мощности в мире.

Необходимым условием при определении расположения ветряной электростанции является среднегодовая скорость ветра в рассматриваемом регионе. Чем стабильнее ветряной поток, тем продуктивнее будет работать ветроэнергетическая установка (ВЭУ) и наиболее надежна станет передача электроэнергии потребителю. Именно поэтому стоит обратить особое внимание на прибрежные ветряные электростанции.

Стабильность морского ветра превышает тот же показатель наземного ветра. Одна такая электрическая станция производит до 85% полезной энергии в год и работает минимум 20 лет, при соответствующем обслуживании, регулярных осмотрах и ремонтах срок службы увеличивается до 40 лет. Более того, это одна из отраслей, в которой есть настоящий потенциал для повышения КПД.

Затраты на 1 кВт установленной мощности ВЭУ насчитывают 2,65 тыс. долларов, а затраты на строительство АЭС составляют в два раза больше - 3-4,5 тыс. долларов за кВт установленной мощности. Помимо этого, ветряные электростанции более просты в техническом обслуживании, не требуют дорогого уранового топлива и не производят отходов. Кроме того, если случится авария на ветряной электростанции, то она по последствиям не сравнима с аварией на АЭС. Экономическая выгода, вместе с экологической привлекательностью делают ветроэнергетику наиболее быстро развивающейся отраслью.

Эксплуатация ветроустановок особо перспективна в регионах, которые испытывают недостаток в обычных традиционных энергетических ресурсах и располагают повышенным потенциалом для такого источника энергии. Одним из таких районов является Мурманская область, обладающая большим потенциалом ветровой энергии, сосредоточенной в прибрежных зонах, которая в определенных условиях сможет составить конкуренцию традиционным источникам энергии или целесообразно дополнить их, принося ощутимый экономический прирост.

Технический потенциал энергии ветра в Мурманской области составляет около 360 млрд. кВт- ч в год, что превышает в 20 раз существующие потребности.

В прибрежных районах Баренцева моря наблюдаются наибольшие скорости ветра. На северном побережье они составляют 7-8 м/с, на Терском берегу чуть ниже - около 5-7 м/с. По мере удаленности от береговой линии интенсивность потока ветра заметно уменьшается.

На Кольском полуострове был установлен зимний максимум скоростей ветра. Этот факт является наиболее благоприятным и перспективным для эффективного использования энергии ветра. Такое явление приходится на холодное время года, что совпадает с высоким потреблением электрической и тепловой энергии.

Для установки ветряных турбин требуется сначала возвести фундамент. Также необходимо установить защитную гондолу, в которой будут размещаться коробка передач и генератор. С ними связаны вращающие лопасти, которые заставляют под воздействием силы ветра работать генератор [3].

Так как грунт в прибрежной зоне имеет различный рельеф, то разработчики предусмотрели различные типы фундамента для таких энергетических объектов.

Установка прибрежных ветряных станций имеет ряд преимуществ для использования энергии ветра:

- сравнительно высокий потенциал ветра на значительных территориях;

- наличие южных и юго-западных ветров (преобладают 50-60 % годового времени), которые позволяют размещать ВЭУ на местности с наименьшими затратами;

- совпадение зимнего максимума интенсивности ветряного потока с максимумом потребности в тепловой и электрической энергии со стороны потребителя.

Помимо наземных ветроэнергетических станций существуют оффшорные станции морского базирования, так называемые плавучие ветроэлектростанции(ВЭС), для которых не требуется устанавливать дорогостоящий фундамент.

Еще одним главным преимуществом может послужить тот факт, что оффшорную ветроэлектростанцию можно расположить в море недалеко от крупного промышленного центра, так как прибрежные земли заняты плотной застройкой. В этом случае удаление таких ВЭС на расстояние 10-12 км от берега не будут портить морские пейзажи и снизят стоимость передачи электроэнергии по сетям.

Наиболее известная схема ВЭС - установка и укрепление колонны в морском дне вместе с защитой от эрозии и плавучие трехколонные понтоны, которые возможно устанавливать в областях более сильного и постоянного ветра, где глубина моря будет выше 50 метров.

Устройство такой станции представляет собой специальные сенсоры на турбине, которые устанавливают направление ветра и лопасти, поворачивающиеся так, чтобы они смогли достичь максимального вращения. С помощью генератора энергия ветра преобразовывается в электрическую энергию, поступающую по подводным кабелям на прибрежную трансформаторную подстанцию, где напряжение повышается и по воздушным линиям передается потребителям. При возникновении шторма скорость ветра достигает больших значений, что может привести к аварии ВЭУ. Для борьбы с этим лопасти поворачиваются к ветру «в профиль» и замедляют вращение ВЭУ, вплоть до остановки.

Использование таких ВЭС в северном регионе позволит накопить опыт их эксплуатации, с перспективами дальнейшего внедрения вышеуказанных станций морского базирования на побережье Черного моря на удалении 10-15 км от крупных южных курортов, где существует постоянная нехватка электрической энергии в летний период.

Несмотря на преимущества оффшорных станций морского базирования, у них есть и свои недостатки, такие как сложность ведения работ в морских условиях и повышенная стоимость данного проекта морских ветротурбин, а также стоимость подключения в энергосеть. Следовательно, строительство их будет экономически оправдано при выработке необходимого количества электрической энергии.

Масштабное развитие мировой оффшорной ветряной энергетики является перспективным, так как большинство крупных городов расположены близко к береговой линии, что делает ее еще наиболее эффективной и конкурентоспособной. В дальнейшей перспективе, оффшорная ветроэнергетика станет действительно мировой промышленной отраслью.

Список литературы

1. Бальзанников М.И., Елистратов В.В. Возобновляемые источники энергии. Аспекты комплексного использования. Самара: Изд. СамГАСУ, 2008. 260 с.

2. Безруких П.П. Ветроэнергетика. М.: Изд: ИД Энергия, 2010. 320 с.

3. Прибрежные ветряные электростанции [Электронный ресурс] URL: http://www.ekopower.ru/offshornyie-vetryanyie-elektrostantsii-o/ (дата обращения: 15.10.2018).

Филатова Анастасия Сергеевна, магистр, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет

OFFSHORE WIND ENERGY A.S. Filatova

This article addresses the development of a new technology, namely, offshore wind energy.

Key words: offshore wind energy, wind energy installation, wind energy, renewable energy sources.

Filatova Anastasia Sergeevna, magister, [email protected],mail.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.311

ВОЗНИКНОВЕНИЕ И ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ НА МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

С.В.Ершов, В.Н.Тишутин

Проанализировано использование микропроцессорной техники для реализации задач релейной защиты, автоматики и управления энергосистем, которое значительно расширилось в последние годы.

Ключевые слова: релейная защита, автоматика, микропроцессорные устройства.

Для обеспечения надежной и эффективной работы цифровых устройств РЗА на основе микропроцессоров необходимо знать рабочие характеристики среды, в которой будет эксплуатироватьсяданное устройство. Иными словами, цифровое устройство должно быть совместимо с параметрами внешней среды. Это является достаточно сложной задачей, поскольку внешняя среда, выполняя по отношению к цифровому устройству на основе микропроцессоров ряд полезных функций (обмен информационными сигналами, электроснабжение, управляющие и ремонтирующие воздействия), одновременно является источником нежелательных воздействий.

К возмущающим воздействиям со стороны внешней среды могут быть отнесены механические (вибрации, удары), климатические (изменения температуры, влажности, запыленность и т.п.) и электромагнитные.

Все возникающие помехи и возмущающие воздействия можно классифицировать по их виду и форме, источнику образования и механизму проникновения в схему.

По месту возникновения помехи подразделяют на внутренние и внешние. К внутренним помехам, как правило, относят шумы и наводки. Внутренние шумысвя-зывают с тепловым шумом, контактным и импульсным шумом.

cyberleninka.ru

Оффшорные ветряные электростанции - MZ Blog

Изменение климата является серьезной экологической проблемой, перед которой сегодня стоит мир, и возобновляемые чистые источники энергии, как например ветер, являются значительной частью решения этой проблемы. Энергию ветра можно в избытке найти во многих частях планеты, и ее можно безопасно собирать, чтобы генерировать электроэнергию без производства опасных отходов и нежелательных попутных продуктов.

Энергия ветра как часть разнообразного набора возобновляемых источников энергии также может сделать ценный вклад в энергетическую безопасность и обеспечить сбалансированное удовлетворение растущего спроса.

Ветряные энергосистемы являются одними из наиболее технологически продвинутых и эффективных в плане расходов источников генерации электроэнергии, которые доступны на сегодняшний день. Современные турбины могут производить полезную энергию до 85% года и имеют жизненный цикл как минимум 20 лет. Энергия, произведенная ветряными электростанциями, является одной из самых дешевых форм возобновляемой электроэнергии, доступной на сегодняшний день, и существует реальный потенциал продолжения технологических прорывов, чтобы еще больше снизить затраты.

Ветряная энергия может помочь выполнить национальные и международные цели по снижению выбросов угарного газа и является жизненноважным компонентом стратегии по выполнению целей возобновляемой энергии. Она также увеличивает безопасность поставки и снижает зависимость стран от исчерпаемых источников энергии и импорта.

Диаграмма ниже является упрощенной версией ветряной электростанции, установленной в море.

Колонны (1) устанавливаются в морское дно, когда найдено подходящее место для ветряной электростанции. Защита от эрозии, похожие на морскую защиту, устанавливается внизу, чтобы предотвратить повреждение морского дна. Вершину красят в яркие цвета, чтобы она была заметна судам. Также на ней находится платформа доступа, что позволяет стыковаться с колонной командам сопровождения.

Как только турбина собрана, сенсоры на турбине определяют направление ветра и поворачивают свои головки, называемые nacelle, в сторону ветра так, что лопасти могут получить максимальное количество энергии. Движение ветра по лопастям аэродинамической формы (2) заставляет их вращаться вокруг горизонтальной втулки, которая соединена со стержнем внутри головки. Этот стержень через коробку передач позволяет генератору превратить энергию в электричество. Подводные кабели (4) проводят энергию на оффшорный трансформатор (5), который превращает электричество в высоковольтное (33kV) до того, как провести его 5-10 миль для соединения с энергосистемой в подстанции на земле (6).

Ветряные турбины можно расположить в море, где ветер дует сильнее и можно расположить более крупные турбины. Многие оффшорные ветряные электростанции разрабатываются и строятся в густо населенной Европе, где ограниченное пространство и относительно большие оффшорные зоны с неглубоким уровнем морского дна.

Однако, необходимость решать проблему изменения климата означает, что нужно использовать как можно больше возобновляемых источников энергии, как только можно, и так быстро, как только можно, и это влияет на использование как оффшорных, так и береговых ветряных электростанций. Например, США имеет большие зоны на суше, которые подходят для производства ветряной электроэнергии, и не так много зон в море, которые могли бы подойти для этих целей.

Одним из наиболее крупных районов по производству ветряной энергии в США является зона вблизи мыса Код, где было предложено расположить крупную станцию. Большая часть побережья США также имеет потенциал для строительства оффшорных ветряных электростанций, однако чем дальше от берега строится станция, тем больше возрастают затраты на строительство. Стоимость соединения с электрическими кабелями также значительно возрастает по мере увеличения расстояния от берега.

И все же, существуют преимущества расположения ветряных электростанций дальше в море. Скорость ветра увеличивается, и сам ветер более стабилен. Это означает, что турбины, построенные глубже в море, смогут произвести больше энергии. Многие надеются, что технические сложности будут решены, и что в будущем ветряные электростанции можно будет строить намного дальше в море, возможно, даже на плавучих платформах в море.

Разработчики по всему миру располагают ветряные турбины вне установленных судоходных путей, тем самым избегая конфликты с движением судов. В случае смещения судна с курса, его радар сможет распознать ветряную турбину, которая является отличным объектом на экране радара. Ветряные турбины также оснащены предупреждающими устройствами, чтобы предупреждать суда в неспокойных водах.

Учитывая относительно небольшую площадь морского дна, которое необходимо для строительства, нет свидетельств, которые могли бы доказать, что вылов рыбы снизится в результате увеличения количества ветряных электростанций.

Многие экологические группы считают, что ветряные электростанции обеспечивают благоприятное прибежище для нереста рыб, а так же место, где рыбы могут укрыться от интенсивного рыболовства.

Очевидно, это зависит от размера турбин, того, насколько они близки к берегу, и погодных условий. Многие оффшорные ветряные электростанции даже нельзя разглядеть с берега.

Как и в случае с ветряными турбинами на берегу, оффшорные турбины имеют гарантию и тестируются на устойчивость к экстремальным погодным условиям. В случае суровой погоды лопасти отворачиваются от ветра и замедляются из соображений безопасности, когда скорость ветра достигает 50 миль в час и выше.

Любой проект по строительству ветряной электростанции в море проходит полную проверку на влияние на волны и почву берега до строительства. Однако, структура турбин и расстояние до берега являются такими, что они могут значительно повлиять на морское дно или движение волн. Не существует доказательств из опыта, которые подтверждали бы, что ветряные электростанции имеют негативное влияние на прибрежные процессы.

Прибрежная эрозия почвы происходит от более высокого уровня моря и более суровых погодных условий из-за глобального потепления, что признано повсеместно, и эти процессы значительно превышают возможное влияние оффшорных ветряных станций.

Существуют три значительных стадии ветряных электростанций в море с точки зрения морских обитателей: строительство, работа и разборка. Строительство и разборка могут явиться причиной наибольшего вреда, и ветряная отрасль, также как и несколько групп по сохранению морской жизни, в настоящее время проводят исследования по влиянию этих процессов на обитателей моря.

Однако, важно рассматривать это влияние в контексте другой деятельности человека в море, такой как рыболовство, судоходство, добыча нефти и газа, и т.д. Также необходимо заметить, что длительность строительства и разборки ветряной электростанции в море составляет всего около 6 месяцев. В течение периода работы станции в 20 лет не было обнаружено никакого влияния на морскую жизнь.

Как и при других вопросах местной экологии, эти проблемы решаются в то время, когда проект ветряной электростанции проходит получение разрешений.

Ветряная энергия является наиболее динамично растущим источником энергии, темп роста которого в среднем составил 32% за последние 10 лет по всему миру. Экономический объем рынка ветряной энергии во всем мире оценивается в $36 млрд. в год на новом генерирующем оборудовании. Более 70 стран по всему миру содействуют этому росту, и количество людей, задействованных в этой отрасли по всему миру оценивается в 200 000 человек. Согласно Европейской ассоциации ветряной энергии, генерация 12% энергии Евросоюза из ветра создаст 368 000 новых рабочих мест в течение 13 лет, в то же время увеличивая энергетическую безопасность и генерируя богатство стран.

  • Отрасль ветряной энергии субсидируется государством
  • Ветряная энергия вредит окружающей среде
  • Как источник энергии ветряная энергия не отличается от других
  • Ветряная энергия ненадежна
  • Ветряная энергия дорогая

Великобританская компания-аналитик Douglas-Westwood выпустила последний выпуск своего отчета «Мировая оффшорная ветряная энергия», который выделяет значительный рост, но также и проблемы быстро растущих затрат и сложностей, с которыми сталкивается проектное финансирование.

Фирма сообщает, что отрасль сейчас растет, и развитие рынка многообещающее с рекордными объемами мощностей в строительстве. Значительный рост уровня использования ожидается в ближайшие годы, однако уровни установленных мощностей достигнут пика в 2011 г. с небольшим спадом в 2012 и 2013 гг.

Согласно исследованию «Мировая оффшорная ветряная энергия 2009-2013 гг.» в рынок оффшорного ветра будет вложено €21.6 млрд. ($31.0 млрд.) капитала в пятилетний период до 2013 года при установке 6,6 GW новых мощностей по всему миру. Так как в настоящий момент рынок составляет 1,5 GW мощности, это является значительным ростом рынка и выразится в ежегодных капитальных затратах более €6.2 млрд. на пике.

Из наиболее крупных рынков доминирует Великобритания с новыми мощностями в 3 GW до 2013 года, рынок стоимостью €10.7 млрд. Долгосрочные перспективы положительны, при том, что идет третья фаза лицензирования на рынке. Недавние изменения в механизме лицензирования привели к долгожданному продвижению проектов, которые не могли получить нужные подписи из-за недостаточной прибыльности ввиду роста затрат.

Вторым крупным игроком рынка является Германия, в которой планируется установить 1,5 GW мощностей. Стабильные рыночные механизмы и недавние соглашения по присоединению к внешней сети помогли Германии запустить один из крупнейших рынков в мире в ближайшее десятилетие.

Новые проекты в Дании сейчас находятся в фазе строительства и тендеров, что добавит в стране новые мощности объемом в 875 MW за рассматриваемый период. Долгосрочный потенциал страны оценивается как очень сильный.

Первая коммерческая деятельность по ветряной оффшорной энергии вне Европы проходит в Китае, в которой есть один почти законченный проект. Быстрые темпы развития позволят рынку в этой стране расти уверенно. Китай также осуществляет поставки для европейских оффшорных ветряных проектов.

В США был осуществлен значительный прогресс в новой администрации по установлению необходимых механизмов, которые позволили развивать проекты по оффшорной ветряной энергии. За этим должно последовать развитие логистической цепочки, и необходимо работать над поставками, установкой и логистикой.

Говоря о новом отчете, менеджер отдела возобновляемых ресурсов, Адам Вествуд прокомментировал: «В отрасли сейчас появляются новые крупные проекты, процессы строительства и тендеров будут продолжаться еще 3-4 года. Начало нового десятилетия будет сложным, так как отрасль попытается продержаться при постепенном росте затрат».

 

Компания ABS провела изучение возможных опасностей как первый этап стадии Предварительного планирования и консультации проекта WindFloat для компании Principle Power, который является новой плавучей структурой поддержки для крупных оффшорных ветряных турбин.

WindFloat является одной из нескольких концепций плавучих оффшорных систем поддержки, которые в настоящий момент находятся в разработке. «Разумно рассматривать эти концепции как оффшорную структуру, – говорит Доминик Роддье, главный управляющий по технологии компании Principle Power Inc. – Разрабатывая структуру мы стремились к поиску синергии с нефтегазовыми концепциями – от фиксированных платформ к Spars, а затем к полупогружным платформам».

Уникальный дизайн включает трехколонную плавучую структуру, способную поддерживать определенную оффшорную ветровую турбину, произведенную для морского применения, мощностью от 3,6 до 10 мегаватт (MW). Инновационный дизайн WindFloat предотвращает движение, вызванное турбиной либо волнами, позволяя располагать ветряные турбины в ранее недоступных местах, где глубина моря достигает 50 м и ветряные ресурсы более обширны.

Мощность: 5-10 MW

Диаметр ротора: 120-150 м

Высота стержня турбины: 100 м

Вес головки турбины: 300-400 тонн

Высота башни: 300-400 тонн

Вес корпуса: < 2,000 тонн

Общий вес: < 8,000 тонн

Осадка корпуса: 20 м

Рабочая глубина моря: > 50 м

Традиционная швартовка.

maritime-zone.com

Оффшорная ветроэнергетика и ее прорыв.

C 1991 года, начиная от первой оффшорной ветростанции, в пяти странах мира – Швеции, Дании, Ирландии, Нидерландах и Соединенном Королевстве - суммарная мощность оффшорного ветроэнергетического парка увеличилась до 770 МВт. Сегодня можно констатировать начало нового этапа в развитии отрасли, предполагающего внедрение тысяч мегаватт оффшорных ветроэнергетических мощностей. И хотя воды Северного моря по-прежнему остаются в центре оффшорной ветроэнергетической активности, возможность реализации «морских» проектов рассматривается многими странами мира.

С первых дней ветроэнергетической отрасли, оффшорная (морского базирования) ветроэнергетика рассматривалась как логически следующий шаг ее развития, имеющий огромный потенциал. Во-первых, морские ветры более сильные и продолжительные по сравнению с ветрами, дующими на суше. Во-вторых, густонаселенной Европе и Юго-Восточной Азии море «предлагает» намного больше пространства, чем суша, и в связи с этим больше возможностей для мульти-гигаватной ветроэнергетической экспансии. Однако, не смотря на очевидные преимущества, развитие оффшорной ветроэнергетики происходило намного медленнее наземной. Такое отставание можно объяснить рядом причин, к которым относится и сложность проведения работ в морских условиях, и высокая цена на «морские» ветротурбины, а также отсутствие четкой правительственной поддержки и большие затраты по подключению оффшорных ветропарков к энергосети.

И все же невозможно остановить развитие, продиктованное временем и необходимостью. За шестнадцать лет, прошедших со дня строительства в 1991 году первой оффшорной ветростанции, в пяти странах мира – Швеции, Дании, Ирландии, Нидерландах и Соединенном Королевстве - суммарная мощность оффшорного ветроэнергетического парка увеличилась до 770 МВт. В основном реализованные проекты носили демонстрационный характер, одновременно выполняя роль испытательных полигонов для разработчиков и производителей оффшорных ветротурбин. Сегодня можно с уверенностью констатировать начало нового этапа в развитии отрасли, предполагающего внедрение тысяч мегаватт оффшорных ветроэнергетических мощностей. И хотя воды Северного моря по-прежнему остаются в центре оффшорной ветроэнергетической активности, возможность реализации «морских» проектов рассматривается многими странами мира.

    1. Развитие оффшорной ветроэнергетики на примере некоторых стран.

Дания

Несмотря на свою небольшую территорию, Дания, безусловно, является первопроходцем как в наземной, так и оффшорной отраслях ветроэнергетики. Именно в этой стране в 1991 году была установлена первая в мире оффшорная ветроэлектростанция (ВЭС) Виндеби (Vindeby). Десять лет спустя Дания открыла новую страницу в оффшорной ветроэнергетике, установив вблизи Копенгагена первую в мире большую ветростанцию мощностью 40 МВт – Мидделгрунденскую ВЭС (Middlegrunden), а затем и еще две 160 МВт-ные станции Хорн Рев (Horns Rev) и Нистед (Nysted). Эти две оффшорные ВЭС вывели Данию с ее 380 МВт в мировые лидеры по мощности оффшорной ветроэнергетики. Да и по показателю установленных оффшорных ветроэнергетических мощностей на душу населения у Дании пока равных нет.

Сегодня, после определенного застоя, тянувшегося в стране несколько лет, оффшорная ветроэнергетика вновь заявила о себе – начат проект Хорнс Рев II (Horns Rev II), благодаря которому мощность национальной оффшорной ветроэнергетической отрасли увеличиться еще на 200 МВт.

Соединенное Королевство

Подобно Дании, Соединенное Королевство успешно «эксплуатирует» энергию морского ветра. Благодаря проектам, получившим одобрение правительства в рамках специальной Программы лицензирования строительства оффшорных ВЭС, в ближайшие десять лет Великобритания станет ключевым мировым рынком оффшорной ветроэнергетики.

Нидерланды

Нидерланды являются пионером в области оффшорной ветроэнергетики. В начале 1990-х несколько небольших оффшорных ветростанций были введены в эксплуатацию в прибрежных водах этой страны. Сегодня, после 10-летнего перерыва, в стране началась новая фаза оффшорного ветроэнергетического развития. В конце 2006 года была введена в строй 108 МВт-ная оффшорная ветростанция Эгмонд и Зи (Egmond and Zee), на которой впервые в Нидерландах применяются мультимегаватные ветроагрегаты. К концу 2007 года будет закончен еще один проект -120 МВт-ная станция QP-7. По прогнозам правительства Нидерландов реальный потенциал оффшорной ветроэнергетики страны равняется 6000 МВт, из которых 3000-5000 МВт мощностей уже сейчас находятся в стадии серьезного изучения.

Швеция

Обладая репутацией лидера в области экологии, Швеция в последнее время стала проявлять интерес и к оффшорной ветроэнергетике. Свою первую оффшорную ВЭС страна построила в 1997 году. В 2001 году были реализованы еще два оффшорных проекта. Однако эти проекты были небольшими, в результате современная мощность национальной оффшорной ветроэнергетики составляет всего 23 МВт. Наибольший реализуемый на сегодняшний день проект – 108 МВт-ная станция Лиллгрунд (Lillgrund) состоит из 48 ветротурбин. Завершение строительства намечено на конец 2007. В 2008-2009 годы планируется строительство оффшорного ветропарка Кригерс Флэк (Kriegers Flak) мощностью 540-600 МВт.

Китай

По мере стремительного экономического развития страны, инвестирование государства в новые энергогенерирующие объекты увеличивается рекордными темпами. В течение лишь одного 2006 года ветроэнергетический рынок Китая вышел на пятое место в мире, достигнув 1367 МВт установленной мощности. И хотя эта цифра намного меньше по сравнению со 100 ГВт новых мощностей традиционной энергетики, все же этого было достаточно, чтобы Китай стал одним из основных игроков международного ветроэнергетического рынка. В ближайшее время ожидается, что «старт» будет дан и оффшорной ветроэнергетике, по крайней мере, идет рассмотрение возможности реализации ряда оффшорных проектов.

Другие страны мира

Новый виток развития оффшорной ветроэнергетик «захватывает» все больше и больше стран мира. Например, в Канаде изучается возможность строительства ветростанции на озере Онтарио мощностью 700 МВт. В случае получения одобрения, проект может быть начат к 2010 году. В Норвегии разрабатываются плавучие турбины для использования в открытом море. В случае успеха, эта технология откроет новую страницу в использовании огромных океанских территорий для генерации энергии.

Широкомасштабное развитие мировой оффшорной ветроэнергетики сулит большие возможности. Не каждая технология возобновляемой энергетики обладает таким потенциалом по производству действительно большого объема электроэнергии, «свободной» от выбросов СО2в атмосферу, как оффшорная ветроэнергетика. И если в ближайшем будущем основным игроком оффшорного ветроэнергетического рынка будет оставаться Европа, то с точки зрения более долгой перспективы, оффшорная ветроэнергетика станет действительно мировой промышленной отраслью.

studfiles.net

Оффшорные (за пределами берега) ветряные электростанции

11.12.11

Оффшорные ветряные электростанции

При выборе месторасположения ветряной электростанции главным критерием является среднегодовая скорость ветра. Чем выше этот показатель, тем эффективнее будет работать ветроэлектрическая установка, и тем самым стабильнее будет передача электроэнергии потребителю. Именно поэтому к оффшорным ветряным электростанциям прикован наибольший интерес.

Среди отраслей возобновляемой энергетики по установленной мощности ветроэнергетика развивается особенно быстро. Сейчас уже построены огромные наземные ветропарки. Одним из них является Roscoe Wind Farm с 627-и установками горизонтально-осевого типа, и расположенном на площади в 400 квадратных км.

Однако, территория, где дуют сильные и стабильные ветра, на суше не безгранична. Особенно в густонаселенной Европе. Конечно, можно построить ветропарки на суше и за пределами Европы, но тогда транспортировка электроэнергии обходилась бы настолько дорого, что строить ветропарки просто не имело бы смысла. Но выход был найден – это территория на море вдоль побережья.

В некоторых местах глубина достигает нескольких десятков метров, и при этом территория ничем не занята. Кроме этого, в море среднегодовая скорость ветра выше, чем на суше, что позволит вырабатывать больше электроэнергии. Например, в Северном море средняя глубина составляет 96 м при площади в 544 тыс. кв.км. Поэтому неудевительно, что на нем расположено больше всего оффшорных ветропарков.

Еще одним преимуществом может послужить тот факт, что оффшорную ВЭС можно расположить в море вблизи крупного промышленного центра, снизив тем самым стоимость передачи электроэнергии по сетям. При этом на удалении 10-12 км от берега, оффшорная ВЭС не будет портить морские пейзажи.

В море среднегодовая скорость ветра выше, чем на суше, это позволит вырабатывать больше электроэнергии

Но несмотря на преимущества у оффшорной ветроэнергетики есть огромный минус – строительство оффшорных ветропарков обходится дороже, чем наземных, поэтому окупается оно лишь в том случае, если ветропарк вырабатывает достаточное количество энергии. Например, установка фундамента для наземной ВЭУ обходится в несколько раз дешевле, чем для оффшорной ВЭУ. В связи с этим, по данным REN21, стоимость одного кВт-часа для ВЭС мощностью выше 1,5 МВт наземного размещения равно 5-9 центов США, а для морского размещения 10-14 центов США. Для сравнения стоимость одного кВт-часа для гидроэлектростанций с установленной мощностью свыше 10 МВт составляет 2-5 центов США.

Специалисты предлагают снизить себестоимость произведенной энергии за счет увеличения размеров ветроустановок. Но здесь тоже возникают множество вопросов, связанных с прочностью. Например, длина лопастей некоторых моделей превышает 45 метров, и при дальнейшем увеличении этого показателя, повышаются требования к их прочностным характеристикам.

Также эксплуатация и техническое обслуживание оффшорных ветряных электростанций является более трудным и дорогостоящим, чем наземных ветряных электростанций. Морские условия усложняют монтаж, пуско-наладочные работы, обслуживания и ремонт, что делает это основной проблемой. В зимних условиях, ветряные электростанции могут быть недоступны для обслуживания в течение нескольких дней при штормовых условиях и плохой видимости. Кроме этого существует еще ряд вопросов, которые необходимо решить при установке оффшорных ВЭС. Это и вопрос, связанный с помехой для транспортного судоходства и рыболовства, и вопрос с экологией, и т.д.

Но, тем не менее, развитие этой отрасли продолжается, и предлагаются все новые и новые решения оффшорных ветроустановок.

Пионером в области оффшорной ветроэнергетики является Дания. Именно в этой стране в 1991 году была установлена первая в мире оффшорная ветроэлектростанция (ВЭС) Vindeby (еще известна как Ravnosbogr) мощностью 5 МВт, состоящая из 11 ветротурбин компании Siemens мощностью 0,45 МВт каждая.

По состоянию конец 2010 года суммарная мощность всех установленных и запущенных в эксплуатацию оффшорных ветроустановок составляла 3,16 ГВт. Большая часть оффшорных ветроустановок находится в Северной Европе. Согласно исследованиям BTM Consult к 2014 году суммарная мощность оффшрных ветроустановок превысит 16 ГВт. Значительный вклад в это внесут строящиеся оффшорные ветропарки в Великобритании и Германии.

Например в Великобритании за 2010 год было построено четыре оффшорных ветроэлектростанций с наименьшей установленной мощностью 64,8 МВт и с наибольшей 300 МВт (Thanet Offshore Power Station).

Принцип работы оффшорного ветропарка кардинально ничем не отличается от наземного. Разница лишь в условиях эксплуатации. Оффшорные ветротурбины должны иметь повышенную защиту от агрессивной среды – т.е. от соленой воды, что влияет на требование к некоторым материалам.

1 - фундамент, 2 - лопасти, 3 - (мультипликатор) генератор в гондоле, 4 - подводный кабель, 5 - оффшорный трансформатор, 6 - подстанция на берегу

Ветротурбина устанавливается на фундамент (1). Набегающий ветряной поток под действием аэродинамических сил вращает лопасти (2), которые механически связаны коробкой передач (мультипликатор) и генератором, расположенными в гондоле (3). Генератор вырабатывает электроэнергию, передающуюся по подводным кабелям сначала на оффшорный трансформатор (5), а затем на подстанцию (6), расположенную на берегу.

В зависимости от типа поверхности дна и глубины существует несколько разновидностей фундаментов.

Разновидности фундаментов

Наиболее распространенными моделями ветроустанок в 2010 году были ВЭУ производства немецкого концерна Siemens и датского концерна Vestas, которые составляли 91,8% от всей установленной мощности оффорных ветропарков – 3160 МВт. При строительстве оффшорных ВЭУ производства Vestas наибольшей популярностью пользовались модели Vestas V-80 (мощность 2 МВт) и Vestas V-90 (3 МВт), а производимые Siemens модели – Siemens 2,3-93 и Siemens 3,6-107.

Для постройки фундамента под ВЭУ было специально разработано и построено судно TIV Resolution. Это судно оснащено 6-ю опорами, которые опускаясь на дно, стабилизируют судно, тем самым обеспечивают стабильную платформу для установки турбин на заранее подготовленное место. Как только турбины установлены, Resolution опускается обратно в воду и передвигается на другую локацию, где процесс повторяется.

Специальное судно TIV Resolution

TIV Resolution во время установки опоры

Сейчас оффшорная ветроэнергетика продолжает развиваться. Уже сегодня есть разработки плавучих ВЭУ, не требующих установки фундамента. Все чаще предлагаются даже в чем-то футуристические разработки. И не смотря на некоторую дороговизну «оффшорной» электроэнергии, перспективы в данном сегменте огромные.

Фотоэксукрсия по строительству оффшорной ветроэлектрической установки

Транспортировка компонентов ветроэлектрической установки в порт

Компоненты складируются в порту для дальнейшей погрузки на баржи

Компоненты загружаются на баржи для отправки на место строительства ветряной электростанции

Транспортировка к месту назначения

Установка фундамента

Установка опоры

Монтаж башни

Установка гондолы

Установка лопастей

Монтаж первой оффшорной ветроэлектрической установки завершен

Комментарии:

Экологически чистый лоток для яицСолнечный преобразователь Стирлинга

sintezgaz.org.ua

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *