Yakın zamanda düzenlenen Çin Açık Deniz Rüzgar Enerjisi Mühendislik Teknolojisi Konferansı'nda, açık deniz ürün hattı genel müdürü tarafından bir açılış konuşması yapıldı. Konuşmasında, Çin'deki açık deniz rüzgar türbinlerinde mevcut darboğazların kanatlar ve ana yataklarda olduğunu vurguladı. Açık deniz rüzgar türbinlerine olan yüksek talep göz önüne alındığında, üreticilerin mevcut tedarik zincirlerine dayalı olarak yatırım getirilerini garanti eden çözümler sunmaya odaklanmaları ve böylece Çin'de açık deniz rüzgar enerjisinin sürdürülebilir gelişimini desteklemeleri çok önemlidir.

Rüzgar Türbini Kanatlarının Gelişim Yolculuğu

Avrupa ve Çin'deki rüzgar türbini kanatlarının evrimi incelendi. 1991 ile 2015 yılları arasında Çin, türbin gücü ve kanat boyutu açısından geride kalmıştı. Ancak 2017 yılına gelindiğinde Çin, Avrupa'nın 164 metrelik çapını geride bırakarak 171 metre çapında bir rüzgar türbini geliştirmişti. 2019 yılına gelindiğinde ise hem Avrupa hem de ABD, 220 metre çapında daha da büyük türbinler piyasaya sürmüştü. Türbin boyutundaki bu eşitlik, Çin ve Avrupa'nın açık deniz rüzgar türbini geliştirme konusunda artık benzer bir seviyede olduğunu göstermektedir.

Rüzgar Enerjisinde Zorluklar ve Yenilikler

Ünlü bir küresel bilim dergisine göre, açık deniz rüzgar türbinlerinin boyutları arttıkça, rüzgar enerjisi sektörü aerodinamik, yapısal dinamik ve hidrodinamik alanlarında önemli zorluklarla karşı karşıya kalmaktadır. Bu temel bilimsel alanlardaki araştırmalar, artan türbin çaplarına ayak uyduramamıştır. Bir asır geçmesine rağmen uçak kanat açıklıklarının 80 metreyi aşmadığı havacılık sektörünün aksine, rüzgar enerjisi sektörü, kırk yıldan kısa bir sürede 200 metreye varan türbin çaplarına ulaşmıştır.

Mühendislik ve teknolojik gelişmelerde kademeli ilerlemenin önemi vurgulandı. Kanat uzunluğunun artırılması, malzeme ve üretim teknolojilerinde çığır açıcı yenilikler gerektiriyor. Kanat boyutunu artırmak için yalnızca mevcut teknolojilere güvenmek, açık deniz rüzgar enerjisinin daha da geliştirilmesini desteklemek için yetersizdir.

Karbon Fiber Örtü Malzemelerine Duyulan İhtiyaç

Daha uzun açık deniz rüzgar türbini kanatlarını desteklemek için, sektörün karbon fiber örtü malzemelerinin keşfedilmemiş alanına girmesi gerekiyor. Bu geçiş, on yıl önce Çin'in Avrupa şirketlerinden kanat tasarımları lisansı almak zorunda kaldığı, temel malzeme ve ekipmanların ise Alman veya Japon şirketlerinden temin edildiği durumu yansıtıyor. Büyük kalıp yatırımları, uzun zaman çizelgeleri ve olgunlaşmamış proses teknolojileri, gelişmeyi daha da karmaşık hale getirerek, büyük boyutlu kanatların işleme verimliliğini ana akım kanatlara göre 3-4 kat daha düşük hale getiriyor. Bu durum, Çin'deki mevcut büyük ölçekli açık deniz rüzgar enerjisi kurulum senaryolarında proje uygulanabilirliğini sağlamada büyük bir darboğaz oluşturuyor. Karbon fiber örtü, hem mukavemet hem de hafiflik özelliklerinin gerekliliğini karşılayan yeni nesil rüzgar türbinleri için hayati önem taşıyor.

Ana Yatak Tedarik Zincirindeki Zorluklar

Ana yatak da tasarım zorlukları, tedarik zinciri sorunları ve kurulum karmaşıklıklarından kaynaklanan bir diğer darboğazdır. Özellikle, büyük açık deniz türbinlerinin ana yataklarının tedarik zinciri üç temel zorlukla karşı karşıyadır:

1. Ana yatak halkasının çapı genellikle 2 metreyi aşarak, piyasadaki çoğu takım tezgahının kapasitesini geçmektedir.

2. Şu anda sadece iki ana akım tedarikçi var ve kapasite rezervasyonlarının en az bir yıl önceden yapılması gerekiyor.

3. Yerli tedarikçiler şu anda bu tür büyük rulmanlar için tasarım ve işleme kapasitesine sahip değiller.

   
   

Rulman Teknolojisinde Çözümler ve Yenilikler

Ana yatak konfigürasyonları için çift SRB teknolojisinin benimsenmesi, çapı 1,5 metreye kadar olan 5-6 MW türbinler için destek sağlar. Sağlam bir küresel tedarik zinciriyle desteklenen bu çözüm, yerel tedarikçilerin tasarım ve üretime katılımına olanak tanır. Buna karşılık, çift TRB ve DRTRB gibi daha büyük çaplar gerektiren teknolojiler, önemli kapasite ve verimlilik sorunlarıyla karşı karşıyadır.

Açık Deniz Rüzgar Türbinlerinin Performansının Optimize Edilmesi

Karşılaşılan zorluklara rağmen, şirket olumlu yatırım getirisi sağlayan açık deniz rüzgar enerjisi çözümleri sunma konusunda kendine güvenmektedir. Çin'in açık deniz rüzgar santralleri için kapsamlı bir enerji maliyeti haritası (LCOE) oluşturulmuş, bu da türbin tanımlamasına rehberlik etmiş ve geliştiricilerin karlı projeleri belirlemesine yardımcı olmuştur. Odak noktası türbin kapasitesi değil, LCOE'dir ve enerji üretimi en kritik faktördür.

Bölgesel Adaptasyonlar ve LCOE Duyarlılık Analizi

Farklı bölgeler, LCOE'yi optimize etmek için farklı türbin gücü ve rotor çapı kombinasyonları gerektirir. Şirket, Fujian gibi yüksek rüzgarlı bölgeler, Guangxi gibi düşük rüzgarlı bölgeler ve Zhejiang gibi orta-düşük rüzgarlı bölgeler için LCOE duyarlılık analizleri gerçekleştirdi. Bulgular, yüksek rüzgarlı senaryolar için 6-8 MW türbinlerin, düşük ila orta-düşük rüzgarlı senaryolar için ise 4-6 MW türbinlerin en uygun olduğunu göstermektedir. Daha düşük rüzgar hızları daha büyük rotor çaplarını gerektirirken, daha yüksek rüzgar hızları daha küçük rotor çaplarını gerektirmektedir. Bu türbinlerde Karbon Fiber Örtü kullanımı, istenen performans ve verimliliğe ulaşmak için çok önemlidir.

Açık Deniz Rüzgar Santrallerinde Rüzgar Türbinlerinden Kaynaklanan Kayıpların Giderilmesi

Çin'in açık deniz rüzgar santralleri, daha yoğun yerleşim, daha düşük rüzgar hızları ve daha istikrarlı atmosferler nedeniyle Avrupa'daki muadillerine göre daha büyük türbin kaynaklı türbin kayıplarıyla karşı karşıyadır. Yaklaşık 1,5 GW'lık açık deniz türbin kapasitesinin değerlendirilmesi, türbin kaynaklı türbin kayıplarına ilişkin ilk tahminlerin yaklaşık %2 oranında düşük olduğunu ortaya koymuştur. Grup türbin kaynaklı türbin kontrol teknolojisi yoluyla türbin kaynaklı türbin kayıplarını azaltma çabaları, enerji üretiminde %3-4'lük bir artışa yol açmıştır. Açık deniz rüzgar santrallerinin yerleşimleri daha yoğun hale geldikçe, grup türbin kaynaklı türbin kontrol teknolojisinin değeri giderek artmaktadır. Kanat tasarımında Karbon Fiber Örtü kullanımı, performansı artırmanın yanı sıra türbin kaynaklı türbin kayıplarının etkisini de azaltmaktadır.