Ветроэнергетика в Дании
Многие годы датский порт Эсбьерг считался центром паромного сообщения с Англией. Он также был известен как транспортный узел для экспорта таких товаров, как бекон и масло. Важными отраслями были нефтедобыча и рыболовный промысел в Северном море. Сегодня, в связи с активным развитием ветроэнергетической отрасли, порт становится важнейшим центром устойчивой энергетики.
Эсбьерг, один из крупнейших портов Дании, расположенный на западном побережье полуострова Ютландия, бесспорно является европейской «столицей ветров».
Весь порт усеян 15-тонными лопастями, огромными 400-тонными гондолами и секциями стальных башен ветроустановок, которые всё чаще используются для выработки экологически чистой энергии. Эти узлы местного производства предназначены как для экспорта, так и для собственных новых морских ветряных электростанций в Северном море. Поэтому в порту можно увидеть грузовые суда и 1500-тонные плавучие краны.
Для беспрепятственной перевозки в порт 80-метровых лопастей с расположенных неподалёку заводов на транспортных развязках была выделена специальная полоса для грузовиков.
«Нигде больше переход к устойчивой энергетике не ощущается так сильно, как в Эсбьерге», – говорит Ларс Буркалл, руководитель наземного парка ветряных турбин Vattenfall. «Датское правительство хочет добиться, чтобы через несколько лет 50 % потребляемой внутри страны энергии производилось с использованием возобновляемых источников энергии. На сегодня этот показатель составляет 42 %. Это серьёзный бизнес».
Vattenfall
Vattenfall является одним из крупнейших производителей электрической и тепловой энергии в Европе.
Vattenfall AB – это шведская государственная компания. Головной офис расположен в пригороде Стокгольма Сольна, Швеция.
Основные рынки Vattenfall: Дания, Финляндия, Нидерланды, Германия, Великобритания и Швеция.
Штат сотрудников: около 20 000 человек. Объём чистых продаж в 2017 г.: около 13,3 млрд евро.
Vattenfall («водопад») – это бренд, хорошо известный во всей Скандинавии. Эта шведская государственная компания была учреждена в то время, когда на крупных реках Швеции начали возводить плотины гидроэлектростанций. Сегодня Vattenfall является одним из крупнейших производителей и поставщиков электрической и тепловой энергии в Европе. В 2017 г. объём продаж достиг 13,3 млрд евро, а число сотрудников – 20 000 человек. Vattenfall эксплуатирует более 1300 ветряных турбин суммарной мощностью 2200 МВт в Германии, Нидерландах, Великобритании, Дании, Швеции и Финляндии. Заявленная цель компании – работа, направленная на отказ от использования ископаемого топлива во всём мире.
«Для SKF это тоже одно из направлений развития, – говорит Петер Шайбнер, руководитель подразделения SKF по возобновляемым источникам энергии в Дании. – Цели производителей и операторов ветряных турбин, таких как Vattenfall, совпадают – обеспечить максимально длительную бесперебойную работу активов, то есть 25 лет и более».
Новый стандарт передового опыта
Сферический роликоподшипник SKF 240/710 BC для наземных и морских ветроустановок – новый стандарт эксплуатационных характеристик и прецизионного изготовления подшипников. Преимущества: способность работать с очень низкими частотами вращения, высокая осевая грузоподъёмность и оптимизированная внутренняя геометрия. Сепаратор из мягкой латуни заменён на чугунный сепаратор с большей жёсткостью. Такие изменения в конструкции позволили уменьшить износ и решить проблемы со смазыванием.
На протяжении многих лет SKF является поставщиком подшипников, смазочных материалов и систем для наземных ветряных турбин. Но настоящий потенциал роста для SKF находится в секторе морской ветроэнергетики, о чём свидетельствует небывалая активность в порту Эсбьерга.
«Увеличение габаритов турбин, редукторов и генераторов обуславливает повышение нагрузок и, следовательно, требований к подшипниковым системам. А именно это – наша специализация, – говорит Шайбнер. – Это объясняет наше тесное сотрудничество с Vattenfall по ряду ключевых проектов в области морской ветроэнергетики».
По словам Шайбнера, стандартные сферические роликоподшипники для главных валов ветряных турбин доказали свою высокую эффективность – срок службы некоторых из них достигает 20 лет при соблюдении интервалов техобслуживания. Но всему есть предел.
В сотрудничестве с производителями ветряных турбин SKF провела тщательный анализ технических параметров морских ветроустановок и разработала новый ассортимент сферических роликоподшипников специально для ветроэнергетики. Один из таких подшипников эксплуатируется в Дании с февраля 2016 г. на наземной турбине NM 80 ветроэлектростанции Tjæreborg Enge в 10 км к югу от Эсбьерга. SKF и Vattenfall внимательно отслеживают работу этого подшипника через центр мониторинга SKF и аналогичный центр Vattenfall в Эсбьерге, являющийся центральным узлом для техобслуживания установок. Один клик мыши позволяет вывести на панель мониторов подробную информацию о текущем состоянии парка ветроустановок, вплоть до отдельных турбин. Это сложный процесс, требующий раннего выявления и устранения неисправностей основных узлов, поскольку обслуживание плавучих кранов обходится дорого.
В центре Vattenfall в Эсбьерге используются системы диспетчерского контроля и сбора данных, а также системы мониторинга состояния. Данные онлайн-системы обеспечивают получение информации о текущей выработке энергии, скорости и направлении ветра, смазывании редукторов, температуре и давлении масла, а также температуре и давлении охлаждающей жидкости в генераторах наземных и морских ветряных турбин. Такие данные показывают изменение рабочих условий компонентов и могут использоваться для прогнозирования времени работы до отказа.
Новые сферические роликоподшипники SKF отличаются модифицированной конструкцией и оптимизированной внутренней геометрией. В процессе их разработки была создана новая технология проектирования, при которой изменение внутренней геометрии осуществляется методом итераций, когда для поиска оптимальной конструкции подшипника для конкретных условий нагружения моделируются эксплуатационные характеристики тысяч возможных вариантов внутренней геометрии. В результате также была изменена геометрия и материал сепаратора – латунный сепаратор был заменён чугунным. «Чугун обладает большей жёсткостью и прочностью», – говорит Шайбнер.
Для уменьшения трения и изнашивания была изменена геометрия контактных поверхностей подшипников. Уменьшение контактного давления позволило увеличить расчётный срок службы подшипника в среднем на 60 %. Вес новых подшипников в среднем уменьшился на 4 %, а качество смазывания повысилось.
Таких результатов удалось достичь благодаря применению комбинации комплексного анализа, моделирования и эксплуатационных испытаний.
Это взаимовыгодное сотрудничество.
Ларс Буркалл, руководитель наземного парка ветряных турбин Vattenfall в Эсбьерге
В данном случае SKF задействовала свои ресурсы для укрепления партнёрских отношений с Vattenfall. Целью компании было достижение 100 % эксплуатационной готовности турбин на протяжении всего 25-летнего проектного срока их службы.
«Для улучшения характеристик оборудования в долгосрочной перспективе клиенту необходимо принять участие в проведении испытаний наших подшипников, – говорит Шайбнер. – Такой способ сотрудничества очень важен как для Vattenfall, так и для нас, поскольку это позволяет нам проводить испытания в реальных условиях. Мы уверены, что новые сферические роликоподшипники станут основным типом подшипников для главных валов ветряных турбин».
Ларс Буркалл, руководитель наземного парка ветряных турбин Vattenfall в Эсбьерге, добавляет: «Это взаимовыгодное сотрудничество, поскольку участие SKF помогает нам в решении наших задач по обеспечению безотказной работы оборудования».
