A modern szélerőművek rendkívül hatékonyak: ha ma építenek egy új turbinát, az körülbelül húszszor több villamos energiát termel, mint a 20 évvel ezelőtt építettek. A hatékonyságnövekedés egyik fő oka az optimalizált és automatizált teljesítményszabályozás. A Balluff pozíciómérő rendszereket világszerte használják teljesítményszabályozásra – többek között a Shanghai Electricsnél, Kína egyik legnagyobb tengeri szélerőműpark-üzemeltetőjénél.
Miért sokkal hatékonyabbak a mai szélerőművek? A turbinák mérete mellett a teljesítmény növelésében az optimalizált teljesítményszabályozás is fontos szerepet játszik. A modern szélerőművek turbinái még gyenge szélviszonyok mellett is működnek. Ha a szélsebesség erősen ingadozik, a modern vezérlőrendszer gondoskodik arról, hogy a generátor a lehető legegyenletesebben legyen kihasználva. Vihar vagy orkán erejű szél esetén a szélturbinákat saját védelmük érdekében lekorlátozzák vagy teljesen leállítják. A rotorlapátok helyzete itt központi szerepet játszik, mivel ez határozza meg, hogy mekkora erő hat a lapátokra – és végső soron, hogy milyen gyorsan forog a szélturbina. A rotorlapátok optimális helyzetét az úgynevezett „állásszög-beállítás” segítségével érik el: ez megváltoztatja az adott rotorlapát állásszögét, ez eredményezi a lassulást vagy a megállást. A modern turbinák kétféle teljesítményszabályozási módszert alkalmaznak: hidraulikus és elektromos szabályozást.
A helyes választás
A Shanghai Electricnek – az energiatermelő berendezések és a kapcsolódó infrastruktúra egyik világszinten is vezető kínai gyártójának – ki kellett választania a megfelelő technológiát a teljesítményszabályozáshoz. „Amikor elkezdtük a Kína partjainál létesítendő tengeri szélerőműparkok tervezését, mind a hidraulikus, mind az elektromos állítás lehetőségét figyelembe vettük” – meséli Jun Miao, a Shanghai Electric Wind Power Group alelnöke. Mindkét megközelítésnek megvannak az előnyei és hátrányai. Ahhoz, hogy a mai, elektromos állítású turbinákhoz szükséges nyomatékot biztosítani lehessen, megfelelően nagy motorokat kell használni.
Ha áramszünet lép fel, az akkumulátorok biztosítják, hogy a turbina megkapja az elsődleges beállításhoz szükséges nyomatékot, és újraindulhasson. „Az akkumulátort rendszeresen fel kell tölteni vagy ki kell cserélni. Ez további karbantartási költségeket eredményez, és az akkumulátorok környezeti hatása is nagyon aggályos” – mondja Kris Xin, a Balluff műszaki igazgatója, aki tanáccsal látta el Cheng csapatát a megfelelő teljesítményszabályozó rendszer kiválasztásában. „A nyomástartályok hidraulikája még áramkimaradás esetén is elegendő teljesítménytartalékkal rendelkezik az indításhoz szükséges nyomaték megvalósításához. További előnye, hogy a hidraulikus mechanika elvileg csillapítottan működik, ezért kíméletes a mozgó alkatrészekhez.” Végül a hidraulikus állásszög-állítás mellett szóló érvek meggyőzőek voltak, mivel kevés karbantartást igényel és hosszabb élettartammal rendelkezik.
Amikor elkezdtük a Kína partjainál létesítendő tengeri szélerőműparkok tervezését, mind a hidraulikus, mind az elektromos állítás lehetőségét figyelembe vettük.
Jun Miao, Vice President at Shanghai Electric Wind Power Group
Kína a szélenergiára épít
A szélenergia igazi fellendülésének lehetünk szemtanúi Kínában.
A kínai energiaügyi hatóság szerint 2020-ban mintegy 72 gigawatt összkapacitású szélerőművet állítottak fel. Az ország nemzetközi szinten is a világ élvonalába lépett ebben az ágazatban. A Shanghai Electric célja, hogy Kína legnagyobb tengeri szélenergia-szállítójává váljon.
Világszinten a vállalat az első 10 között van. A Balluff 2018 óta több mint 50 tengeri szélerőműpark megvalósításában támogatja a vállalatot. A szélturbinákhoz szükséges gépházakat Sanghajban szerelik össze, majd Kína délkeleti partvidékén telepítik. Ha az összes szélerőműpark elkészül, körülbelül 3000 szélturbina fog működni, amelyek összteljesítménye körülbelül 800 000 MW lesz.
Meggyőző szervizelés
„Célunk, hogy hatékonyan csökkentsük a tengeri szélerőművek teljes életciklus-költségét” – mondja Zhengxuan Xuan, a Shanghai Electric vezérlőrendszerekért felelős vezetője, aki a teljes energiaágazatért felelős. „Ez csak akkor érhető el, ha minden alkatrész rendkívül megbízható és üzembiztos.” A nagyon jó ügyfélszolgálat, az ipari automatizálás terén szerzett tapasztalat és a tengeri szélerőművek iparági ismereteinek kombinációja meggyőzte a vállalatot, hogy a Balluffal való együttműködés mellett döntsön.
A szakértői tanácsok segítettek nekünk, hogy a hidraulikus állásszög-beállítási megoldás mellett döntsünk, ami a Balluffot ideális partnerré teszi számunkra.
Yuan Cheng, Head of Development at Shanghai Electric
Hosszú élettartam
Eddig összesen mintegy 1000 szélturbinát szereltek fel három-három magnetosztrikciós pozíciómérő rendszerrel (BTL). Ezek figyelik a rotorlapátok dőlésszögét. A rendszert kifejezetten hidraulikus hengerekben való használatra fejlesztették ki, mivel az elektronikus fej helytakarékos házkialakítása lehetővé teszi, hogy közvetlenül a hengerbe építsék be. Érintésmentes működési elvének köszönhetően a megoldás kopásmentes és hosszú élettartamú. „A Balluff nemcsak az egyes alkatrészeket szállítja, hanem támogatott minket a megfelelő megoldás kiválasztásában is” – mondja Yuan Cheng, a Shanghai Electric fejlesztési vezetője. „A szakértői tanácsok segítettek a hidraulikus állásszög-beállítási megoldás kiválasztásában, ami a Balluffot ideális partnerré teszi számunkra.”