Промышленность
Турбина SR2000 компании Orbital Marine около ­Европейского центра морской ­энергетики, Оркни.

Новый подход к приливу

Приливная энергетика является потенциально важным источником чистой возобновляемой энергии. Шотландская компания и SKF работают над совместным проектом использования приливной турбины для уменьшения затрат на выработку электроэнергии.

Related Articles

Orbital

Orbital Marine была основана в 2002 г.

В офисах компании в Оркни и Эдинбурге работают 26 человек.

Важной вехой в истории компании стало введение в пробную эксплуатацию в 2016 г. SR2000, которая на тот момент являлась самой мощной в мире приливной турбиной. За первые 12 месяцев она выработала более 3 ГВт·ч электроэнергии.

www.orbitalmarine.com

Bедущий шотландский разработчик приливных турбин Orbital Marine Power Ltd планирует коммерческое использование энергии приливов и отливов. Целью Orbital Marine, по словам главного исполнительного директора Эндрю Скотта, является «развитие сектора приливной энергетики до коммерчески значимых масштабов и вывод нового источника возобновляемой энергии на международный рынок». По мнению Скотта, потенциал рынка приливной энергетики превышает 100 ГВт, а основное препятствие на пути более широкого освоения энергии приливов – это стоимость технологий её использования. «Именно это мы и намерены изменить», – говорит Скотт.´

Базовые компоненты трансмиссии и конфигурация системы идентичны ветряной турбине, но в данном случае конструкция должна работать в условиях высокой плотности и влажности. «Основное отличие заключается в конструкции узла, на котором крепится гондола, и в этом смысле наша плавучая платформа выполняет ту же функцию, что и башня ветряной турбины, – говорит Скотт. –Однако конструкция платформы сложнее, поскольку необходимо учитывать суровые условия моря».

Две турбины устанавливаются на выдвижные опоры, закреплённые на плавучей платформе, что позволяет максимально эффективно размещать установку в потоке прибоя.
Две турбины устанавливаются на выдвижные опоры, закреплённые на плавучей платформе, что позволяет максимально эффективно размещать установку в потоке прибоя.

 
 

Простота конструкции значительно снижает производственные расходы.
Простота конструкции значительно снижает производственные расходы.
Платформа и конфигурация лопаток отвечают требованиям для применения в проектах с различными характеристиками и масштабом.
Платформа и конфигурация лопаток отвечают требованиям для применения в проектах с различными характеристиками и масштабом.

Европейский фонд проектов в области энергии океана ERA-NET

Фонд проектов в области энергии океана ERA-NET координирует программы финансирования в области исследований энергии океана и разработки новой продукции между европейскими странами и регионами. Целью является поддержание и укрепление ведущих позиций Европы в области энергии океана, ускорение коммер­ческого внедрения инновационных проектов и решений в области низкоуглеродной энергетики, снижение затрат на электроэнергию, а также обеспечение устойчивого экономического роста и создание рабочих мест.

В рамках программы исследований и инноваций «Горизонт 2020» восемь национальных и региональных государственных учреждений получили финансирование от Европейского Союза. Это Страна Басков в Испании, Бретань и Земли Луары во Франции, а также Ирландия, Португалия, Шотландия, Испания и Швеция.

Проект объединяет основных поставщиков и стратегических партнёров Orbital для разработки перспективных решений со значительно сниженной структурой рисков, что упрощает его финансирование.

Успех промышленного использования приливных турбин складывается из многих факторов, один из которых – разработка регулятора шага лопаток турбины. «Наша цель – повышение эффективности работы оборудования на 50 %, что позволит вывести его показатели на уровень широко применяемых существующих технологий», – говорит Скотт. Европейский фонд софинансирования проектов в области энергии океана ERA-NET (см. «Факты») выделил исследовательский грант в размере 1,2 млн евро на разработку и поставку регулятора шага лопаток, который интегрируется в новую приливную турбину Orbital O2 2MW.

Наша цель – повышение эффективности работы оборудования на 50 %.
Эндрю Скотт, главный исполнительный директор Orbital Marine Power Ltd

«Самый простой способ снизить общую стоимость энергии – использовать более длинные лопатки роторов, чтобы они могли улавливать больше энергии от вызываемых приливом и отливом течений, – поясняет Скотт. – Однако чем длиннее лопатки, тем выше и сложнее результирующие нагрузки. Система регулировки шага позволяет нам поворачивать лопатки таким образом, чтобы можно было контролировать эти нагрузки с более высокой точностью. Это важное решение для повышения экономической эффективности приливной энергетики».

Поскольку установка является плавучей, все компоненты и системы легко доступны для проверки, техобслуживания и ремонта с использованием стандартных вспомогательных судов при минимальном времени простоя. Система устанавливается аналогично тому, как судно ставится на простой якорь. Скотт поясняет: «Альтернативные системы с сопоставимой расчётной мощностью, которые крепятся к морскому дну, требуют использования дорогостоящих судов и оборудования для подъёма, поскольку к ним нет доступа, пока они закреплены на дне. Это приводит к дополнительной проблеме, связанной с длительными простоями, необходимыми для подъёма и последующего ремонта турбин. Наши затраты значительно ниже, чем у конкурентов, при этом они представляют собой совершенно другую структуру рисков для инвесторов и системы поставок».

По мере повышения осведомлённости и доверия инвесторов и государственных органов к приливной энергетике произойдёт рост рынка.
Эндрю Скотт, главный исполнительный директор Orbital Marine Power Ltd

Турбина прошла испытания в Европейском центре морской энергии на расположенных к северу от Шотландии Оркнейских ­островах. «Оркнейские острова имеют огромный приливной потенциал, их даже называют „Саудовской Аравией приливной энергетики“, – говорит Скотт. – Мы установили турбину и подсоединили её к существующему подводному кабелю на одном из основных приливных участков Оркнейских островов, что позволит нам поставлять электроэнергию в местную энергосеть. Там был испытательный полигон для этой технологии, который дал ценные сведения, необходимые для оценки технических параметров. При этом планируется, что установка будет работать в течение не менее 15 лет и позволит собрать данные для оценки долгосрочной надёжности и производительности».

Скотт поясняет, что проект поможет компании Orbital Marine накопить необходимый опыт и использовать его для оптимизации технологического процесса, чтобы снизить расходы. «Параллельно с этим, – говорит он, – по мере повышения осведомлённости и доверия инвесторов и государственных органов к приливной энергетике произойдёт рост рынка».

Турбина SR2000 компании Orbital Marine
Турбина SR2000 компании Orbital Marine

Модули SKF для управления шагом лопаток

Модули управления шагом лопаток для системы Orbital Marine будут поставлены заводом SKF в Гётеборге, Швеция, который специализируется на передовых ­решениях. Контроллер управляет вращением двух комплектов лопаток роторов диаметром 20 метров относительно их продольной оси, при этом профиль потока может адаптироваться под фактическую скорость прилива. Регулируя угол наклона, можно получить постоянный уровень входной мощности при скорости прилива выше номинальной.

Майкл Бауманн, руководитель отдела по развитию бизнеса SKF в области морской энергетики, говорит: «Наши специалисты по исследованию энергии океана тесно сотрудничают с разработчиками опытных образцов новейших приливных турбин и поставщиками компонентов, помогая им уже на ранних этапах проектирования добиваться более высокой надёжности». Поскольку при работе с ветряными турбинами и пропульсивными системами приходится решать схожие проблемы, SKF может использовать такие технические знания и для приливных турбин.

Преимущества включают улучшенный контроль крутящих моментов трансмиссии, что способствует увеличению ометаемой площади поверхности устройства (при диаметре ротора 16–20 м) на 50 % и приводит к такому же повышению производительности турбин Orbital существующей конструкции. SKF предлагает улучшенное управление лопатками при скоростях, близких к номинальным, для снижения эффектов падения мощности и сглаживания колебаний мощности, что сокращает усталостные нагрузки и не допускает перегрузки трансмиссии и всей конструкции. При этом достигаются более высокие пределы отключения из-за неблагоприятных условий окружающей среды, а также возможно продолжение генерирования электроэнергии в случае незначительных неисправностей.

SKF работала с Orbital Marine над серией мало- и крупногабаритных демонстрационных турбин, включая турбину рекордной мощности SR2000. «SKF видит в приливных энергоустановках огромный потенциал, обусловленный низкими расходами на монтаж и эксплуатацию, – говорит Бауманн. – Мы очень рады поделиться своим опытом и предоставить решение, способствующее снижению затрат и ускорению внедрения приливных энергоустановок Orbital Marine».