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世界關(guān)注：1兆瓦浮動(dòng)垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)將在挪威沿海部署

2022-09-13 15:45:06 來(lái)源：cnBeta.COM

近期，瑞典公司SeaTwirl稱它的浮動(dòng)垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)可以大大降低深海風(fēng)能的成本，它已經(jīng)跟Westcon簽署了一項(xiàng)協(xié)議以在挪威建造和部署一個(gè)商業(yè)規(guī)模的1兆瓦渦輪機(jī)。

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深海風(fēng)能是實(shí)現(xiàn)脫碳的一個(gè)巨大的可再生能源機(jī)會(huì)，但就目前的情況來(lái)看，它是相當(dāng)?shù)冒嘿F，以至于要把它做成一個(gè)生意是一件很難的事情。

問(wèn)題的一部分在于技術(shù)本身。根據(jù)該領(lǐng)域的創(chuàng)新者的說(shuō)法，現(xiàn)在的風(fēng)扇式海上風(fēng)力渦輪機(jī)是圍繞著岸上的設(shè)計(jì)和陸上的思維而建造，而這些設(shè)計(jì)和思維在深海中根本就不可能具有成本效益。這里有一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)，其可以用根本不同的設(shè)計(jì)來(lái)顛覆一個(gè)看起來(lái)相當(dāng)病態(tài)的行業(yè)、從海上風(fēng)電場(chǎng)提供巨大的廉價(jià)能源并通過(guò)這種方式為清潔能源革命做出巨大貢獻(xiàn)。

瑞典公司SeaTwirl已經(jīng)存在了一段時(shí)間。該公司于2012年基于2007年首次制作原型和測(cè)試的想法正式成立，自2015年起在瑞典Lysekil海岸安裝了一個(gè)30千瓦的小型浮動(dòng)渦輪機(jī)技術(shù)測(cè)試版本--S1。它可以升到水線13米上、降到水線18米下，已經(jīng)連接到電網(wǎng)并發(fā)電七年之久，另外還已經(jīng)證明其有能力承受颶風(fēng)級(jí)別的風(fēng)和浪。

SeaTwirl將其設(shè)計(jì)描述為簡(jiǎn)單而堅(jiān)固。它是一個(gè)垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)(VAWT)--一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓柱體而非今天傳統(tǒng)使用的類似風(fēng)車的水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)(HAWTs)。由于一些原因，垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)是一種很有前景的海上漂浮風(fēng)力技術(shù)。

首先，它們可以接受并利用來(lái)自各個(gè)方向的風(fēng)，所以它們不需要像HAWTs那樣需要沉重、昂貴的系統(tǒng)來(lái)將它們指向微風(fēng)中。其次，它們可以在水線或水線以下運(yùn)行其發(fā)電機(jī)。HAWTs需要將這些沉重的設(shè)備安裝在其支撐塔的頂部，即主軸所在的地方，這就形成了頭重腳輕的設(shè)計(jì)，而這意味著需要極強(qiáng)的塔架強(qiáng)度和水面以下的巨大配重來(lái)保持其直立性。更多的強(qiáng)度等同于更多的材料及更多的成本。

第三，它們可以比HAWTs部署得更近，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)谙嘛L(fēng)處產(chǎn)生最小的尾流效應(yīng)。HAWTs需要間隔更遠(yuǎn)并減少了特定項(xiàng)目區(qū)域的收益。

SeaTwirl的設(shè)計(jì)是將三個(gè)預(yù)警器葉片剛性地安裝在一個(gè)長(zhǎng)的、具有低重心的浮力桿上，底部則有一個(gè)作為龍骨的重物。它坐落在一個(gè)靜態(tài)的發(fā)電機(jī)環(huán)中，該環(huán)被固定在海底。整個(gè)桿子會(huì)在葉片的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)負(fù)責(zé)收集能量并通過(guò)電纜將其送回岸上。

由于主塔本身具有浮力并通過(guò)龍骨或多或少地保持直立，所以發(fā)電機(jī)的軸承不必承擔(dān)整個(gè)結(jié)構(gòu)的重量。這也意味著,它們可以更小、更輕、更便宜。就像其他的VAWT設(shè)計(jì)一樣，維護(hù)應(yīng)該比HAWT更容易和更便宜，因?yàn)樾枰ぷ鞯牟糠治挥诤Ｆ矫娓浇皇窃诰薮蟮乃斏稀Ｒ虼耍@些設(shè)備可以在不需要昂貴的起重船的情況下完成維護(hù)。

現(xiàn)在，SeaTwirl正在準(zhǔn)備建造其第一個(gè)1兆瓦的版本，作為其第一個(gè)商業(yè)產(chǎn)品的試點(diǎn)。該公司已經(jīng)跟近海、能源和海事供應(yīng)商Westcon簽署了一份意向書(shū)以此在挪威的Bokn附近建造和部署其第一個(gè)S2x型號(hào)的渦輪機(jī)。預(yù)計(jì)它將在2023年的某個(gè)時(shí)候投入使用，測(cè)試期為5年左右。

S2x要大得多--SeaTwirl將其描述為S1的約30倍。它將達(dá)到離水面約55米的高度，其中心桿將能下降到80米的深度。因此，它需要在深水中運(yùn)行。SeaTwirl建議，如果不想把它撞到海床上那么至少要100米。如果風(fēng)速超過(guò)25米/秒，它就會(huì)切斷電源，但它的設(shè)計(jì)可以承受高達(dá)50米/秒的極端風(fēng)速，這相當(dāng)于二類颶風(fēng)的上限。該公司稱，它的使用壽命應(yīng)該在25-30年左右。

那么這些東西的資金方面是怎樣的？SeaTwirl在過(guò)去曾說(shuō)過(guò)，1MW的渦輪機(jī)將立即具有競(jìng)爭(zhēng)力。

至少在幾年前的一份以投資者為中心的演示文稿中寫道，“經(jīng)過(guò)第三方驗(yàn)證的分析，表明S2 VAWT將能以低于50歐元/MWh的成熟低能耗生產(chǎn)能源。”

這的確是一個(gè)巨大的飛躍，使得海上浮動(dòng)風(fēng)電的成本更接近于陸上風(fēng)電。當(dāng)然，這些數(shù)字在不確定的2020年代末的經(jīng)濟(jì)中是否站得住腳還有待觀察。

風(fēng)能領(lǐng)域的每個(gè)人都把規(guī)模作為進(jìn)一步降低成本的方法，SeaTwirl指出，除了S2x之外，它正在研究6-10兆瓦的后續(xù)設(shè)備，也許到2025年。該公司認(rèn)為，這些東西的規(guī)模將達(dá)到30兆瓦--幾乎是今天最大的高壓水槍容量的兩倍。

在這方面需要一些說(shuō)服力--不是說(shuō)它可以做到，而是說(shuō)在經(jīng)濟(jì)層面上可以做到。1兆瓦的S2x浮筒已經(jīng)需要一個(gè)135米長(zhǎng)的軸--一端有很重的重量。建造它、把它放入水中，拖到它的位置并部署，這已經(jīng)是一個(gè)地獄般的物流命題了。SeaTwirl稱它還沒(méi)有準(zhǔn)備好談?wù)撈浒惭b方法，只是表示不打算使用深水港。但這絕對(duì)將是成本的一個(gè)關(guān)鍵部分。擴(kuò)大到10倍或30倍的容量，目前還不清楚這些東西會(huì)變得多大、多重或設(shè)備和物流成本會(huì)膨脹到什么程度。

跟World Wide Wind的建議相比，這是一個(gè)更簡(jiǎn)單、更不雄心勃勃的方法，即部署雙堆疊、逆向旋轉(zhuǎn)的VAWT以獲得雙倍的功率。但SeaTwirl在執(zhí)行上領(lǐng)先數(shù)年，它似乎有信心能夠提供一個(gè)相當(dāng)相似的LCoE，并且如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，那么它將在明年的某個(gè)時(shí)候在水中證明自己具有適當(dāng)?shù)摹⑴c商業(yè)相關(guān)的規(guī)模。

深海風(fēng)能的高價(jià)格加上材料和模擬的進(jìn)步可能會(huì)提供一個(gè)條件，從而使VAWT最終在清潔能源領(lǐng)域找到自己的位置。但這肯定會(huì)是一個(gè)挑戰(zhàn)，在深海中開(kāi)發(fā)任何東西都比在陸地上開(kāi)發(fā)要困難得多，所有的磨合問(wèn)題和艱難的教訓(xùn)都將使SeaTwirl的成本更高。但這臺(tái)機(jī)器將有機(jī)會(huì)證明它的價(jià)值。

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