211service.com
Die Suche nach dem Monster-Windturbinenblatt
Blade Dynamics, ein sechs Jahre altes Unternehmen, das sich teilweise im Besitz von American Superconductor, einem Windturbinenentwickler und Lieferant von Windparkelektronik, befindet, sagt, dass es eine Technologie entwickelt hat, die die weltweit größten Windturbinenblätter ermöglicht. Es hat die Technologie durch die Herstellung von 49-Meter-Schaufeln demonstriert, und jetzt hat das Energy Technologies Institute, eine Partnerschaft zwischen der britischen Regierung und großen Unternehmen wie BP, Shell und Caterpillar, dem Unternehmen fast 25 Millionen US-Dollar für den Bau von 100-Meter-Schaufeln bereitgestellt. Sie könnten 250 Meter hohe Windkraftanlagen ermöglichen, die das nur 169 Meter hohe Washington Monument überragen. Die größten Windturbinenblätter sind jetzt 75 Meter lang (siehe A Mighty Wind Turbine ).
Große Klinge: Die Formen für die 80 Meter langen Turbinenschaufeln, die Vestas entwickelt, reichen in die Ferne.
Der Aufwand ist kein bloßes Rekordspektakel. Die Suche nach erschwinglichen Wegen zur Herstellung der riesigen Windturbinenblätter ist eine der größten Herausforderungen, um Offshore-Wind gegenüber fossilen Brennstoffen wettbewerbsfähig zu machen, und führende Windkraftunternehmen, darunter GE und Vestas, entwickeln Technologien zur Lösung des Problems.
Einige der besten Winde zur Stromerzeugung finden sich auf See, wo der Wind gleichmäßiger, schneller und weniger turbulent sein kann als an Land. Windturbinen machen nur etwa ein Drittel der Kosten von Offshore-Windparks aus – die Installationskosten sind der größte Kostenfaktor, da es sich um riesige Spezialschiffe handelt und die durch schlechtes Wetter verzögert werden. Der Einsatz größerer Windkraftanlagen reduziert die Anzahl der benötigten Windkraftanlagen und senkt die Installations- und Wartungskosten (siehe Bauen größerer, besserer Windkraftanlagen und Das Große Deutsche Energie-Experiment ).
Ein Problem beim Bau sehr großer Windturbinen besteht darin, dass die Kosten für die Herstellung der Rotorblätter in die Höhe schnellen. Wenn Windkraftanlagen größer werden, steigt die Belastung der Rotorblätter und damit ihr Gewicht exponentiell. Der konventionelle Weg zur Herstellung von Klingen umfasst Formen, die so lang sind wie die Klingen selbst. Die Formen und andere Ausrüstung, die für ihre Herstellung benötigt werden, werden so groß und spezialisiert, dass es nur wenige Lieferanten gibt, was die Preise für Fertigungsausrüstung erhöht. Es wird auch immer schwieriger, sicherzustellen, dass die Klingen genau geformt werden, je länger die Klingen werden.
Einige große Windkraftanlagenhersteller halten an den großen Formen fest, verwenden jedoch kohlenstoffverstärkte Glasfaserblätter und neue Blattkonstruktionen, um einen Teil des Anstiegs der Herstellungskosten auszugleichen. Sie zählen auch auf Einsparungen bei der Installation und anderen Kosten, um größere Windturbinen wirtschaftlich zu machen. Siemens zum Beispiel verwendet Großformen für seine 75-Meter-Blätter, ebenso wie Vestas, das 80-Meter-Blätter für eine Windkraftanlage entwickelt, die im nächsten Jahr erhältlich sein wird.
Während Hersteller wie Vestas kohlenstoffverstärkte Blätter verwenden, fertigt Blade Dynamics Blätter vollständig aus Kohlefaser. Das Unternehmen hat proprietäre Verfahren entwickelt, um 12 bis 20 Meter lange Abschnitte von Kohlefaserklingen herzustellen und diese dann nahtlos zusammenzufügen – wodurch große Formen überflüssig werden. Einige frühere Versuche mit modularen Schaufeln beinhalteten das Zusammenschrauben von Schaufelabschnitten, aber dies erzeugte Spannungspunkte innerhalb der Schaufeln, die sie zu schwach machten.
Kohlefaser ist teurer als Glasfaser, daher sind die Blätter bei einer bestimmten Länge teurer. David Cripps, Senior Technical Manager bei Blade Dynamics, sagt jedoch, dass die Verwendung von Kohlefasern die Gesamtwirtschaftlichkeit von Windkraftanlagen auf verschiedene Weise verbessern kann. Indem das Blatt in kleineren Abschnitten hergestellt wird, ist es möglich, präzisere aerodynamische Strukturen herzustellen und die Leistung zu verbessern, sagt er. Da die Rotorblätter viel weniger wiegen als die aus Glasfaser, ist es außerdem möglich, längere Rotorblätter an bestehenden Windturbinendesigns anzubringen. Das 49-Meter-Blatt des Unternehmens wiegt beispielsweise nicht mehr als ein herkömmliches 45-Meter-Blatt, das vom ursprünglichen Design einer Windkraftanlage vorgegeben wird. Längere Rotorblätter sammeln mehr Wind, sodass die Turbinen bei niedrigeren Windgeschwindigkeiten mehr Strom erzeugen können, was den Umsatz steigert.
Die leichteren Rotorblätter ermöglichen es auch, neue Windkraftanlagen mit leichteren und kostengünstigeren Komponenten wie Antriebswelle, Turm und Fundament zu konstruieren. Anstelle eines 24-Tonnen-Rotors haben Sie möglicherweise einen 15-Tonnen-Rotor. Das ist eine erhebliche Gewichtseinsparung am Ende eines langen freitragenden Turms, sagt Cripps.
Die Entwicklungsanstrengungen sind Teil der Strategie von American Superconductor, 10-Megawatt-Windturbinen auf den Markt zu bringen (Offshore-Windparks verwenden normalerweise 3,6-Megawatt-Turbinen oder seltener sechs Megawatt). Es reduziert das Gewicht der Windkraftanlage mit Hilfe von Supraleitermaterialien und entwickelt eine 10-Megawatt-Turbine, die angeblich bis zu fünf Megawatt wiegen wird, um die Installationskosten niedrig zu halten.