Крупногабаритные элементы, созданные компанией DHHI, способны обеспечивать регулируемую мощность в диапазоне от 13 до 16 МВт и рассчитаны на повышенные рабочие нагрузки.
Китай завершил поставку литых узлов для наземного ветрогенератора мощностью 15 мегаватт (МВт), что стало заметным продвижением в создании сверхкрупных комплектующих для сухопутных ветропарков. Об этом сообщила газета Science and Technology Daily 12 августа.
Ирина Медведева
Отливки сердечника для самой мощной в мире наземной ветряной турбины. Источник фото: Science and Technology Daily
Это событие знаменует собой важный этап не только для китайской энергетики, но и для всей мировой ветроэнергетической отрасли. Переход к наземным турбинам мощностью 15–16 МВт еще недавно казался технически сложным и экономически сомнительным, однако успешная поставка ключевых литых узлов демонстрирует готовность промышленности к новому масштабу.
В отличие от оффшорных установок, которые могут позволить себе более массивные фундаменты и логистику через морские порты, береговые турбины сталкиваются с жесткими ограничениями по транспортировке и монтажу.
То, что DHHI удалось создать и проверить столь крупные детали для сухопутного использования, говорит о том, что производители нашли способы преодолевать эти барьеры — либо за счет модульной сборки на месте, либо благодаря развитию специализированного транспорта для перевозки негабаритных грузов.
Отливки созданы с расчетом на экстремальные условия
Детали были спроектированы и изготовлены компанией Dalian Huarui Heavy Industry Group Co., Ltd. (DHHI) без привлечения сторонних разработчиков. Они предназначены для береговой ветроустановки с двухскоростным генератором мощностью 15 МВт и состоят из корпуса подшипника и фундаментных отливок.
Данная отгрузка отражает продолжающуюся работу отрасли над созданием более габаритных наземных турбин, которые позволяют получать больше энергии с каждого агрегата.
Корпус подшипника и основание играют ключевую роль в конструкции турбины. Эти элементы должны выдерживать значительный вес оборудования, а также усилия, возникающие из-за ветра и движения лопастей.
Нагрузки, идущие от лопастей и ступицы, передаются через эти узлы на генератор. Благодаря этому главный вал турбины может сохранять устойчивое вращение даже при меняющихся погодных условиях.
Согласно данным Science and Technology Daily, перед отправкой изделия прошли все контрольные проверки и испытания, предусмотренные заказчиком.
Производство столь крупных деталей требует строгого контроля за качеством материалов и высокой точности изготовления. Даже незначительные изъяны в больших отливках могут повлиять на их способность выдерживать рабочие нагрузки во время эксплуатации турбины.
При этом ключевой вызов остается в качестве материалов и надежности отливок. Корпус подшипника и фундаментные отливки, рассчитанные на нагрузки от ротора диаметром до 260 метров, испытывают колоссальные циклические напряжения.
Каждый порыв ветра, каждый поворот лопасти создает переменные усилия, которые могут приводить к усталостным трещинам. Производство таких деталей требует не только точного литья, но и применения высокопрочных легированных сталей, а также тщательного неразрушающего контроля — ультразвукового, рентгеновского или магнитного.
Успешное прохождение испытаний, о которых сообщает Science and Technology Daily , свидетельствует о том, что DHHI выстроила систему контроля, способную выявлять микродефекты, которые в меньших компонентах были бы несущественны, но здесь могут стать причиной аварии.
Одна турбина выдает до 16 МВт
Компания DHHI разработала турбину по модульному принципу, что позволяет системе изменять выходную мощность в зависимости от условий работы. Установка может функционировать на различных уровнях мощности — от 13 до 16 МВт. Это дает возможность адаптировать ее к разным ветровым режимам в конкретных точках размещения.
Благодаря такой гибкой настройке турбина отлично подходит для районов, где сила и направление ветра подвержены частым колебаниям. Увеличенная мощность позволяет разработчикам точнее подгонять турбину под локальные ветровые ресурсы.
Размах ротора достигает 853 футов Ротор турбины имеет ширину от 240 до 260 метров (примерно от 787 до 853 футов). Его можно устанавливать на башнях высотой от 135 до 190 метров (примерно от 443 до 623 футов) в зависимости от выбранной конфигурации.
Лопасти охватывают площадь около 53 000 квадратных метров (примерно 13,1 акра). По данным Global Times, это сопоставимо с восемью стандартными футбольными полями размером 105 на 68 метров каждое.
Огромный ротор дает турбине возможность охватывать значительную площадь, а вращающиеся лопасти позволяют захватывать больше ветровой энергии за счет одной установки.
Стоит также отметить, что двухскоростная конструкция генератора добавляет гибкости в эксплуатации. Возможность работать в диапазоне от 13 до 16 МВт позволяет операторам подстраивать мощность под реальную ветровую обстановку.
В регионах с нестабильными ветрами такая турбина может работать на пониженной мощности, снижая износ механизмов, а при устойчивых сильных ветрах — выходить на пиковые значения. Это особенно ценно для районов, которые ранее считались малопригодными для ветроэнергетики из-за переменчивости погоды, но теперь могут быть рассмотрены для строительства парков с высокой плотностью генерации.
Увеличение единичной мощности наземных ветрогенераторов напрямую влияет на экономику ветропарков. При строительстве крупного энергообъекта затраты на подготовку площадки, дороги, электрические подстанции и обслуживание распределяются на каждый мегаватт установленной мощности.
Если раньше типичная береговая турбина выдавала 3–5 МВт, то переход к 15 МВт позволяет сократить количество фундаментов и башен на той же территории, снижая стоимость инфраструктуры на киловатт-час вырабатываемой энергии.
Это делает ветроэнергетику более конкурентоспособной по сравнению с угольными и газовыми электростанциями даже в районах с умеренным ветровым потенциалом, особенно с учетом роста цен на традиционные виды топлива.
Крупные отливки требуют особого подхода к производству
Изготовление отливок для столь мощной турбины для ветрогенератора является сложной инженерной задачей. Используемые материалы должны обладать высокой прочностью, а сам процесс литья обязан гарантировать безупречное качество таких больших деталей. Точность размеров также имеет первостепенное значение, поскольку узлы должны идеально сочетаться с трансмиссией и несущей конструкцией турбины.
Внутренние дефекты, которые в меньших отливках могли бы считаться незначительными, при увеличении габаритов деталей становятся серьезной проблемой.
Успешная проверка и отгрузка компонентов подтверждает научно-исследовательские, опытно-конструкторские и производственные возможности DHHI в области выпуска сверхкрупных литых элементов для ветрогенераторов, отмечает Global Times.
Успех DHHI посылает сигнал другим производителям — от Siemens Gamesa, Vestas до китайских гигантов вроде Goldwind и Envision. Гонка за мощность наземных турбин, вероятно, продолжится, и в ближайшие годы мы можем увидеть проекты еще на 17–20 МВт для суши.
Однако это потребует не только инженерных решений, но и пересмотра нормативов по транспортировке, строительству и подключению к сетям.
Пока же достижение с литыми деталями для 15-мегаваттной машины подтверждает главное: технологический потолок для береговой ветроэнергетики еще не достигнут, и отрасль продолжает движение к тому, чтобы сделать каждый новый ветрогенератор заметно эффективнее предшественника.
Данное достижение также отражает общую тенденцию в отрасли к созданию береговых турбин с более высокой мощностью, поскольку более крупные машины способны увеличивать выработку электроэнергии отдельными наземными ветроустановками.