通用電氣安裝世界上第一個螺旋焊接的風力渦輪機塔架


丹佛的KeystoneTowerSystems公司說,它可以通過借用管道制造的技術來降低風能的成本。它使用螺旋焊接技術在現場將鋼板卷成巨大的渦輪機塔,比目前的技術更強、更快、更便宜。

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最強的風往往在高處,但正如2022年的研究表明,安裝在高處的渦輪機捕捉更強的風並不一定等同於最低的能源成本。事實上,一旦你考慮到更強的地基和更高、更堅固的塔架的成本,任何高於120米(394英尺)的地方往往會帶來更昂貴的電,在能源這樣一個對價格高度敏感的市場,這絕對是個壞消息。

根據NREL的數據,在一個普通的商業風能裝置中,大約一半的平準化能源成本(LCoE)直接來自風力渦輪機本身的成本。其中,近一半的錢在頂部的機艙裡,其餘的被分成轉子和塔架本身,前者對平準化能源的貢獻約為13.7%,後者約為10.3%。

但是,隨著塔架越來越大,它們在前期CAPEX(資本支出)中的份額也不成比例地增加。一座110米(361英尺)的塔可能占項目資本支出的20%,而一座150米(492英尺)的塔成為成本的29%。而且,這還不包括處理這樣的大型機械所涉及的額外後勤問題。

Keystone說,它有一個塔架制造解決方案,使大型塔架的價格如此之低,以至於"使風能成為最低成本的電源,不僅在開放的平原,而且在全世界都可用"。

這個想法很簡單;與其制造一些圓柱形的"罐子",用卡車把它們運到渦輪機現場,然後把它們焊接在一起,形成最終的塔架結構,Keystone建議在現場快速建立小型制造設施,然後用卡車運來散裝的鋼卷,甚至是平板,可以把它們焊接在一起形成更長的條狀物。這些鋼卷或鋼帶被送入有角度的折彎機,將其折成螺旋狀,在鋼材轉動的過程中沿著連接線連續焊接在一起,該過程的大部分是自動化的。

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Keystone說,其結果是全長的塔架,或較短的部分,如果後勤到位,其生產速度是標準工廠的10倍,使用的人力可減少80%。在螺旋焊接塔的基礎上也可能會有節省。工廠可以在大約一個月內準備就緒,現場建造意味著可以制造那種大直徑的部分,如果你在工廠裡制造並運輸它們,過程中甚至連通過橋梁都麻煩。

據路透社報道,這種運輸限制目前將最大直徑控制在4.3米(14英尺),將塔的高度限制在80米(262英尺)左右。Keystone的技術可以擴展到生產直徑超過7米(23英尺)的塔架,塔架的高度可達180米(590英尺)以上。因此,陸上風電場可以使用更高的塔架,更長的葉片,驅動更大的渦輪機,產生更多的能量。

在制造管道時,螺旋焊接是一項成熟的技術,因此制造這些長管段並對其進行質量檢查的過程已經被證實。Keystone公司說,這也帶來"更好的疲勞和屈曲性能",使一定高度的塔架可以用更少的鋼材來制造。由於制造廠基本上是移動的,所以很容易在碼頭旁邊臨時放置一個,並為海上安裝輻射出幾十個部分甚至整個塔架。

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Keystone已經在德克薩斯州建立自己的生產設施,但真正的好處將在風場現場軋制管道時開始顯現

雖然移動工廠裝置是Keystone的關鍵部分,但它也在德克薩斯州建立自己的制造工廠,並從這個工廠生產其第一個現場安裝的塔架,與通用電氣可再生能源公司合作。

這第一個產品是一個89米(292英尺)的螺旋焊接塔,用於通用電氣的2.8-127渦輪機。經認證,該塔架的使用壽命為40年,旨在簡單地替代通用電氣的標準塔架。據推測,它將提供一個良好的商業規模的案例研究,並以此為基礎開展工作。

Keystone公司目前是一個小型企業,主要依靠美國政府的撥款生存。在這種制造業中,你需要規模經濟來啟動,然後你才能開始向客戶承諾節省大量資金。但是,塔架顯然是成品風力渦輪機成本的重要部分,也是尺寸與功率等式中的一個限制因素,所以Keystone的螺旋焊接技術可能成為推動可再生能源成本的有力杠桿。


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