Самый большой ветрогенератор
- ТТХ Мощность: 6 МВт (по окончании трансформатора) Минимальная скорость ветра для начала работы: 3 м/с Скорость ветра, при которой совокупность выключается по соображениям безопасности: 25 м/с Частота сети: 50/60 Гц Диаметр ротора: 150 м Протяженность лопасти: 73,5 м Территория обметания лопастями: 17 860 м. кв. Скорость вращения ротора: 4−11,5 об/мин Напряжение на выходе: 900 В
В продвижении «зеленой энергетики» в Европе все еще сильна роль страны.
- В частности, ветрогенератор Haliade 150 с рекордным размахом лопастей ротора был создан в ответ на тендер, заявленный французским правительством в июле 2011 года. Власти Франции собираются разместить в море у берегов страны ветропарки неспециализированной установленной мощностью 3 ГВт
Эти ветрогенераторы будут закреплены на платформах, поставленных на дно, но в Alstom рассматривается вариант размещения аналогичных сооружений и на плавучей базе
Всем знаком данный эффект: высотные сооружения с далека и в дымке кажутся нечеловечески огромными, а подойдешь к ним — и размеры уже не так впечатляют. Но в то время, когда стоишь пускай кроме того совсем рядом с башней ветрогенератора Haliade 150, чувство циклопичности сооружения никуда не исчезает.
Шутка ли — над головой вращается ротор с размахом лопастей в полтора футбольных поля, а гондола огромного ветряка поднята на металлической башне на высоту 100 м. Когда-нибудь эти лопасти будут ловить ветер в открытом море, но пока компания Alstom, ведущая французская промышленная несколько, специализирующаяся на энергетике и транспорте, проводит опробования турбины нового поколения, так сообщить, в береговом режиме. Наряду с этим место выбрано с ветряным потенциалом, максимально приближенным к условиям будущей промышленной эксплуатации.
Основное — своевременно смыться!
О современных ветрогенераторах «ПМ» писала неоднократно, но, быть может, стоит еще раз повторить: ветроэлектростанция мегаваттного класса при всей незатейливости неспециализированной конструкции (ветровое колесо плюс электрогенератор) являет собой продукцию хайтека сродни изделиям авиапрома. Тут практически все как в авиации: и борьба за понижение веса, и новые композитные материалы, и прогрессивные аэродинамические профили, и прецизионная механика, и совокупности управления с неповторимым ПО.
Исходя из этого перед тем как новый агрегат поступит в серию и начнет трудиться в составе ветропарков численностью в пара десятков турбин, нужно на протяжении долгих опробований узнать, как надежна эта сложная конструкция, как она будет вести себя при различных (а также при больших) ветровых нагрузках. Две цифры говорят сами за себя: до тех пор пока идут сертификационные опробования, установленные на Haliade150 датчики отправляют контрольной аппаратуре 1500 сигналов каждые 3 миллисекунды.
Башня с диаметром поперечного сечения 6 м установлена на особую платформу, по-английски ее именуют jacket. Высота платформы — 25 м. В то время, когда ветряк поставят на дно моря, платформа под ним будет выше, но из воды она начнёт выступать на те же самые 25 м. Таковой подъем платформы над уровнем моря оптимален с позиций совместимости с высотой бортов монтажного судна, сделанного по разработке jack-up (другими словами имеющего выдвижные стойки, опирающиеся на дно и выручающие корабль от качки).
Поднимаемся на платформу, и чувство немыслимых размеров сооружения лишь улучшается. Тут уже собралась целая группа в касках и строительных костюмах. Это не любопытствующие, а участники тренинга по экстренной эвакуации. Их задача — как возможно ловчее и стремительнее спуститься с платформы, преодолев 25 м вниз посредством тормозного блока и металлического троса. «Никто не имеет права подниматься в гондолу, не сдав норматив по экстренной эвакуации», — поясняют нам представители Alstom.
Дело в том, что стремительных и удобных способов подняться на самый верх и спуститься обратно не существует. В случае если обслуживающая бригада прибывает к ветрогенератору с моря (в условиях морского ветропарка), ее высаживают на платформу. Дальше им нужно будет войти вовнутрь полой башни и двигаться вверх или посредством подъемника, или, в случае если машина выйдет из строя, лезть вверх по перекладинам лестницы.
Учитывая то, что залезть на высоту 75 м по приставной вертикальной лестнице тяжеловато кроме того здоровому мужчине, на различных уровнях башни устроены площадки для отдыха. В то время, когда к ветрогенератору необходимо доставить груз с судна, возможно воспользоваться двумя кранами. Один перемещает тяжести с корабля на платформу, второй поднимает груз (до 1 т) со дна полой башни к гондоле. В случае если нет потребности в тяжелых запчастях, сотрудников сервисной бригады возможно высадить и с воздуха, прямо на гондолу.
Но при чрезвычайной обстановке (к примеру, пожара) в гондоле рассчитывать ни на вертолет, ни на тихоходный и, быть может, обесточенный подъемник, ни на лестницу не придется. Тут основное- своевременно смыться, для чего юные девушки и люди в касках и отрабатывают со всем тщанием спуск посредством тросов.
Чистый крутящий момент
Нужно заявить, что конструкторы попытались сделать все, дабы уменьшить жизнь сервисным бригадам — тем, кому нужно будет работать среди моря, быть может, в шторм и непогоду. Во-первых, все оборудование, к примеру двухтонный аппаратура и трансформатор управления, вынесены из гондолы в нижнюю часть башни, дабы без особенной потребности не лезть наверх.
Во-вторых, фактически все операции по обслуживанию ветрогенератора в море возможно будет делать изнутри гондолы и башни, при задраенных люках и дверях, так что пронизывающий свежий морской ветер останется снаружи. Единственная операция, которая потребует наружных работ, — это затягивание болтов, соединяющих башню с гондолой.
Нам, простым смертным, не прошедшим тренинги по экстренной эвакуации, побывать наверху, в гондоле, не разрешили, но шанс заметить грандиозную ветромашину Haliade150 вблизи скоро представился. Такие агрегаты собирают на умелом предприятии Alstom, расположенном рядом, в Сен-Назере, куда и лежал отечественный путь. Сен-Назер — ворота Луары, наибольший порт Франции, и с морем тут связано практически все.
Вот сохраненный для истории большой цементный бункер для подводных лодок, один из четырех сооруженных фашистами в оккупированной Франции. А вот шлюз Луи-Жюбер, в котором, как в сухом доке, верфь Chantiers Atlantique строила супертанкеры класса Batillus. Если сравнивать с этими мегасооружениями умелое производство ветрогенераторов Haliade 150 выглядит робко. Всего один цех, в котором осуществляются три главных этапа сборки — соединение центрального блока гондолы с генератором, после этого монтаж ротора.
Огромные лопасти из стеклопластика, укрепленного бальсой, доставляют уже конкретно к месту монтажа всей установки.
Лишь тут, в умелом цеху, возможно рассмотреть подробности Haliade 150, оценить ее необычную конструкцию. Одна из наиболее значимых изюминок ветровой турбины нового поколения- отсутствие редуктора. Так, вал генератора на постоянных магнитах вращается с той же угловой скоростью, что и ветроколесо — 4−11 вращений в 60 секунд.
Совокупность direct drive хоть и требует особых электротехнических ответов, но разрешает уменьшить количество движущихся частей в агрегате, соответственно, повысить его надежность (редуктор помогает около двух лет и требует замены). Вторая особенность Haliade150 заключена в созданной Alstom конструкции Pure Torque (чистый крутящий момент).
Дело в том, что, пребывав в подвижной воздушной среде, ветровое колесо не только вращается около собственной оси, но и совершает разнообразные «паразитные» перемещения, каковые в стандартных конструкциях приводят к дополнительным нагрузкам на вал редуктора либо генератора и смогут преждевременно вывести их из строя. Дабы избежать этих эффектов, в Haliade 150 ротор посредством подшипников насажен на ось, жестко скрепленную с башней, которой и передаются в итоге все лишние напряжения. А независимо подвешенному генератору именно и достается «чистый крутящий момент», что передается от ротора посредством выполненных из ПВХ эластичных элементов сцепления.
Гонка не будет вечной
В то время, когда закончатся сертификационные опробования, в 2014—2015 годах, в Сен-Назере и Шербуре будут созданы производственные мощности, рассчитанные на выпуск одной ветроустановки нового поколения за 2,5 дня. Это будут фабрики по изготовлению гондол, генераторов, лопастей и башен. Но уже на примере умелого производства в Сен-Назере видно, как высока будет индустриальная культура на этих фирмах.
Тут царит идеология lean- созданная концерном Toyota совокупность организации производства, при которой максимально «отжимаются» каждые непроизводительные действия. К месту проведения определенной сборочной операции (они все пронумерованы) доставляются только инструменты и те комплектующие, каковые нужны для ее исполнения. Тут не заметишь лежащих «без дела» инструментов, производственные площади не вынуждены палетами и коробками малоизвестного назначения.
В центре цеха стоит стенд, где расписан график операций с отметками об их проведении и о итогах контроля качества. Тут же в цеху — второй стенд, на котором продемонстрировано, как верно и как неправильно закручивать гайки, зачищать и соединять провода, изолировать места сочленений силиконом, причем все это не картинки, а настоящие материальные объекты. В случае если у рабочего не получается делать эти операции в соответствии с эталоном, к его услугам особая мастерская, где он может потренироваться, пока не достигнет совершенства.
Дабы завершить знакомство с новым чудесным образом другой энергетики, стоило все-таки озадачиться вопросом: а к чему вся эта гигантомания? Выясняется, только для предстоящего удешевления электричества, приобретаемого посредством ветра. «Ветрогенератор в 6 МВт удачнее двух генераторов по 3МВт, — говорит Фредерик Эндрик, вице-глава фирмы Alstom Wind, курирующий производство и разработку морских ветротурбин. — Во-первых, мы экономим на установке, поскольку в первом случае нам пригодится один рейс судна, а во втором случае — два.
Во-вторых — на обслуживании, а это достаточно затратная часть эксплуатации установки». Строго говоря, новое детище Alstom не есть полным рекордсменом среди существующих генераторов. По установленной мощности (УМ) Haliade 150 отстает от генератора Enercon-126 c УМ 7,58 МВт, да и с УМ 6МВт ветрогенераторы уже имеется. В чем турбина нового поколения от Alstom вправду превосходит все остальные, так это в размахе ротора — 150 м против 126 у того же Enercon.
И, по утверждению представителей Alstom, их новый агрегат выдает из расчета на 1 кг конструкции на 40% электричества больше если сравнивать с самыми прогрессивными моделями. Кроме этого в год он способен создавать на 15% больше электричества, чем 6-мегаваттные генераторы нынешнего поколения.
В этом либо в следующем году наземные опробования Haliade 150 будут закончены и придет время установить первую турбину в море. Уже как мы знаем, что она поднимется неподалеку от побережья Бельгии. Северное море — одно из самые перспективных с позиций развития морской ветроэнергетики. «Тамошний ветропотенциал разрешит Haliade 150 в течение приблизительно половины дней в году трудиться на полную мощность, другими словами генерировать 6МВт•ч», — говорит Фредерик Энрик.
Потом, как вычисляют в Alstom, Haliade 150 станет стандартом для ветроэнергетики будущего десятилетия. Но не спят и соперники. Как мы знаем, что подобную разработку готов предложить Siemens (в том месте кроме этого будет применена безредукторная совокупность direct drive), действительно, «в металле» ее еще никто не видел.
Но будет ли длиться гонка значений и размеров установленной мощности? «Вероятнее, размеры ветрогенераторов не будут расти вечно, и индустрия находится вблизи естественного предела, — вычисляет Фредерик Энрик. — Хотя бы вследствие того что для установки очень больших сооружений высотой, скажем, 200 м над уровнем моря, пригодятся совсем краны и другие корабли, строить каковые вряд ли экономически целесообразно».
Человек и его огромное творение
Haliade 150 взяла неповторимый конструктивный элемент — площадку для высадки с вертолета, и эта площадка придает гондоле необыкновенный и весьма узнаваемый силуэт.
Гондола запланирована на долгое (до трех дней) нахождение в том месте персонала . В имеется воды и запас пищи, место для сна и отдыха. Для обслуживания двигателей, изменяющих угол атаки лопастей, в гондолы проложен рельсовый путь, по которому возможно перекатывать на вагонетке в «шнобель» агрегата инструменты и тяжёлые запчасти.
Статья «Полтора футбольных поля» размещена в издании «Популярная механика» (№119, сентябрь 2012).
<
h4>