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超大型离岸风机竞赛开跑,带来的挑战知多少?

2024-11-23 215


近年来离岸风机正朝大型化发展,GE、西门子歌美飒、维斯塔斯、明阳智能等厂商纷纷投身巨型离岸风机竞赛,不过风机愈大固然可以补多更多的风能,但制造商面对的挑战也不容小觑。

每年离岸风机最大冠冕都会换人坐,像是本月初美国 GE 最大 14MW 离岸风机原型机已经完工,正在荷兰鹿特丹运转中,而丹麦维斯塔斯将在明年推出 15MW 离岸风机原型机,并于 2024 年进入规模生产,中国明阳智能的 16 MW 风机也将在 2024 年开始商业生产。

风机尺寸逐年攀升、一直在变大,进展速度超乎众人预料,维斯塔斯离岸产品市场策略负责人 Aurélie Nasse 表示,“就某方面来说,速度远远超越我们的期望,我们得确保这项竞赛的永续性。个子更大的风机,意味着需要更大的港口、以及将风机零组件运往案场的设备与安装船,最后是更多更多的投资”,并坦言,现在很多厂商已经不再赚钱了。

大型风机固然有其优势,西门子歌美飒发言人 Guy Dorrell 表示,计算指出,容量 14 MW 的风机只要转一圈叶片,发电量就可以为特斯拉 Model 3 提供 352 公里的动力,且除了提高功率输出外,安装时间和成本也更高效。对此,欧洲风能协会(Wind Europe)发言人 Christoph Zipf 认为,有需求就有市场,巨型离岸风机将会愈来愈普遍,更预测现在看来颇大的15MW 风机,20 年后将仅仅是平均水准。

但有市场是一回事,技术能不能到位又是另一回事,光是维斯塔斯 15MW 风机叶片就长达 115.5 米,转子直径达 236 米,若换算成建筑高度,差一点就超过台北车站旁的新光人寿大楼。

英国杜伦大学工程系教授 Simon Hogg 表示,虽然目前尚未知晓、但风机确实有其物理限制,且接下来各团队得先面对安装与维运问题;英国普利茅斯大学工程、计算与数学学院院长 Deborah Greaves 谈及超大型离岸风机,也表示风机对海洋环境造成的累积性环境影响和容量影响,仍没有确切答案。

除此之外还有技术性问题,大型风机多装置在远岸风场,输电距离将愈来愈远;风机叶片也需要调整,叶片越长或叶片转速越快,同风速下的尖端速度 TSR(tip speed ratio)就越大,影响叶片的空气动力学设计。

虽然从制造商角度来看,当然有机会建造尺寸更大、发电量更高的风机,但在这看似势不可挡的潮流下,真正的挑战是安装、维护和运行它们的实用性和成本。Greaves 补充,随着时间流逝,未来得维运更多几百米高的超大型风机,维运成本也会愈来愈高,这些状况可能是影响离岸风机尺寸能到多大的重要因素。

  • Super-sized wind turbine race happening ‘too quickly’

(首图来源:Unsplash)

2021-10-16 07:56:00

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