降维打击!效率提高5倍,成本极大降低,挪威风机阵列有何“黑科技”?

你是风啊 2023-11-28
1768 字丨阅读本文需 5 分钟

风力发电机在很多人的印象中并没有太大的用处,原因是和核电站相比供电量并不是那么让人满意,风力发电机在部分国家是一种替代能源的形式,在挪威风力涡轮发电机Wind Catching Systems已经通过1000英寸的阵列解决了安装和成本问题,可以更好的变成替代能源。

据了解,这个1000英尺的风力涡轮发电机以阵列排列的方式飘浮在海上,由不少于117个较小的涡轮风力发电机组成,根据WCS表示,和世界上最大的单台涡轮风力发电机相比,Windcatcher 可以产生高达五倍的年发电量,相比传统电网电费更加便宜,具有价格的竞争力。

风机阵列叠加发电

根据外媒报道,近日挪威海上风电公司Wind Catching Systems(WCS)与Aibel宣布将在2022年建造一个超大的悬浮式风机阵列。众所周知,一般的陆地上的风力发电机只有3个风叶1个机头,而这个即将建造的风机阵列Wind Catcher将由117个1MW的风机组成。

从部分参数来看,这款风机阵列的高度在建造完成后,其高度将超过300米,看起来就好像是一大面风帆一般,看起来特别壮观。

尽管Wind Catcher的高度已经如此巍峨,但它的设计理念相比传统的浮式风机更为紧凑。尤其在容量比例方面,与传统的浮式风机相比,Wind Catcher能减少80%的用海面积,在验证其商业模式后,这样更紧凑的结构更有助于后续安装和运营、维护。而且Wind Catcher的单台风机尺寸更小,建造和维护起来也更简单。在建造的时候,不必像传统的陆地风机那样需要巨型的起重设备,它只需要小型起重设备就能够将风机升降到目标位置。

Wind Catcher不仅比陆地风力发电机更有优势,对比传统的海上风机也有明显的优势。一般的海上风机在11-12米/秒的风速下,发电效率更高一些。而当风速>18米/秒时,Wind Catcher的发电效率更高。根据相关资料显示,风速在9-11m/s时,其风能密度为300W/m2;当风速提升到17m/s时,风能密度达到1300W/m2,这也是为何Wind Catcher更注重高风速下的发电效率的原因所在。

根据测试结果,Wind Catcher单位扫风面积所能捕获的能量是传统三叶风机的2.5倍,这也意味着它对风能的利用率更高,发电效率也更高。不仅如此,Wind Catcher的设计寿命长达50年之久,建造之后可谓是“一劳永逸”,借助海上几乎源源不断的风能,持续不断输出电能。

成本可以极大降低

据称,这种解决方案可以将浮式风电场的建设成本降低到传统固定式基础风电场的水平。

该技术的核心是一个浮式多涡轮基地,在大型风帆上安装多个1MW的涡轮机。Wind Catching计划在2021年完成技术验证,并在2022年至2023年间使该浮式风电技术具有市场竞争力。这项技术的目标是在没有补贴的情况下,生产出更具竞争力的电力。

Wind Catching Systems首席执行官Ole Heggheim表示:“简单地说,我们将以固定底座的成本来生产浮式风能。这将为挪威供应商在全球范围内提供了巨大机遇。”与现有的海上浮式风电解决方案相比,这种技术的维护成本更低。这项技术还将寻求解决风机叶片重复使用、渔业资源、以及安装和维护过程中二氧化碳排放等问题。

投资Wind Catching的Ferd公司以及North Energy也看到了这种技术巨大的增长潜力和出口机会。North Energy的投资总监Rachid Bendriss表示:“Wind Catching以其开创性的专利设计向目前的传统技术解决方案发起了挑战。使用这种技术,运营商和开发商可以在短期内达到原计划在2030年至2035年才能实现的生产成本。基于我们认可的技术验证,未来几十年,Wind Catching将在北海、美国西海岸以及亚洲的重要开发项目中迎来重大发展机遇。”

可为80,000个家庭供电

风力发电被认为是极具发展前景的发电方式,只需要架起风力发电机,大自然就能够源源不断地给创造电能,既不需要像水电那样筑起大坝,也不需要像火电那样不停烧煤,因此风力发电的成本很低,越是规模化运营成本越低,而且它清洁无污染,电能输出也很强。

世界上的很多国家都在大力发展风电,比如德国,风电装机容量已占其发电总量的1/4,国内到处都能看到风力发电机,因此有人形容德国就是一个巨大的风力发电厂,近些年来,我国在风力发电方面也取得了不错的成绩,很多地方都能看到巨大的风力发电机叶片转动的情景。

风力发电容量的不断增长,也催生着风力发电技术的进步,如今世界上最大的风力发电机组名字叫做V164-8.0MW,发电功率在特定风场条件下可达9兆瓦,由丹麦维斯塔斯风力发电技术公司和日本三菱重工共同打造,其高度达220米,比英国的伦敦眼还要高上90米,叶片长度达80米,比最大客机空客a380的翼展还宽,叶片扫过的面积堪比三个足球场。

丹麦、比利时、英国等国家都已经安装了这种风力发电机组,据说它每转一圈就能发出10~18度电,每分钟发电150度左右,一天时间能发出21.6万度的电量,够1500户左右的普通家庭使用一个月。

挪威创业公司这种“风墙”是建立在海上的浮动式离岸风力发电装备,该方案是在海上架起324米高的浮动式“补风网”,用来捕捉巨量的风能,吹动许多个风电叶片旋转,驱动电机发电。据估算,一台“风墙”的发电量可满足8万户的欧洲家庭。

文章来源: 玩去玩来,博学多想,风电传奇,科普大世界

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