GE tar tag i växellösa vindturbiner

Med ett nytt köp, GE satsar på en turbinteknik i ett tidigt skede som kan göra havsbaserade vindkraftsparker billigare att underhålla. Förvärvet av ScanWind , baserat i Trondheim, Norge, har också säkrat GE ett fotfäste på den växande marknaden för vindkraft till havs.

En hastighet: ScanWind har testat växellösa 3,5 megawatts vindkraftverk på norska kusten sedan 2003.

Istället för växellådor använder ScanWind en ny direktdriven generatorteknologi i sina 3,5 megawatts turbiner. Detta gör turbinerna mer tillförlitliga, säger företaget, genom att minska stillestånds- och reparationskostnaderna – ett särskilt viktigt övervägande för turbiner till havs, där det är dyrare att skicka tekniker för underhåll. ScanWind har testat turbinerna på den norska kusten sedan 2003.

GE, baserat i Fairfield, CT, är världens näst största tillverkare av vindkraftverk, med mer än 12 000 installerade turbiner globalt. Men GE:s havsbaserade vindenergiportfölj har varit minimal hittills, och företaget vill utöka sitt offshore-erbjudande. Genom att förvärva ScanWind, överföra sin expertis och förståelse för vindkraft på land, och lägga till teknologier som fjärrövervakning och avkänning, hoppas GE att det kan göra en solid, kostnadseffektiv produkt för vindkraft till havs.

I konventionella vindturbiner snurrar bladen en axel som är ansluten via en växellåda till generatorn. Växellådan omvandlar bladens varvhastighet – 15 till 20 varv per minut för en stor turbin på en megawatt – till de snabbare 1 800 varv per minut som generatorn behöver för att generera elektricitet. Vindturbiner är väldigt annorlunda än någon annan växellådsapplikation, säger Sandy Butterfield, chefsingenjör för vindprogrammet vid Nationella laboratoriet för förnybar energi i Golden, CO. Du går från en mycket låg hastighet till en hög hastighet. Vanligtvis är det tvärtom.

De många hjulen och lagren i en vindturbinväxellåda utsätts för enorma påfrestningar på grund av vindturbulens, och en liten defekt i en komponent kan få turbinen att stanna. Detta gör växellådan till den mest underhållsrika delen av en turbin. Växellådor i havsbaserade turbiner, som möter högre vindhastigheter, är ännu mer sårbara än de i landbaserade turbiner. Butterfield leder en växellådas tillförlitlighetsstudie med turbintillverkare för att identifiera designsvagheter som kan undvikas.

ScanWinds turbindesign gör sig av med växellådan helt. Istället är rotoraxeln fäst direkt på generatorn som snurrar i samma hastighet som bladen.

I en turbingenerator snurrar magneter runt en spole för att producera ström - ju snabbare magneterna snurrar, desto mer ström induceras i spolen. För att kompensera för en direktdriven generators långsammare snurrhastighet, ökas rotationsradien, vilket effektivt ökar hastigheten med vilken magneterna rör sig runt spolen.

Nordlig vind: ScanWind har installerat turbiner längs den norska kusten.

Att eliminera växellådan från vindturbinen [tar bort] den tekniskt mest komplicerade delen av maskinen, vilket i sig förbättrar tillförlitligheten, säger Henrik Stiesdal , teknisk chef för Siemens AG . Dessutom, om en permanentmagnet används i generatorn, vilket är fallet med nyare turbiner, går verkningsgraden upp ännu mer. Det beror på att, till skillnad från dagens elektromagnetiska generatorer, behöver permanentmagneter inte ström.

Direktdrivna generatorer kostar för närvarande mer än växlade system och är 15 till 20 procent tyngre. Ändå är GE:s beslut att köpa ScanWind smart, säger Butterfield. Offshore-maskiner är så dyra när det gäller underhåll att vissa människor tror att avvägningen lutar till förmån för direktdrivna generatorer, säger han. Jag är optimistisk att det finns teknik där ute som kommer att hjälpa till att få ner direktdrivna generatorer i paritet med vikten och kostnaden för växlade system.

Siemens tror verkligen det. Ledaren inom havsbaserad vindenergi har testat två 3,6 megawatt proof-of-concept-turbiner med direktdrift nära Danmark i över ett år nu. Stiesdal säger att tekniken har visat sig fungera lika bra som växellådor när det gäller kraft, vibrationer, temperatur, buller och tillförlitlighet. Nu gäller det att få ner kostnaderna.

GE förväntar sig samtidigt att ha en marknadsfärdig produkt i slutet av 2012. Den riktar sig inledningsvis till den europeiska marknaden eftersom nästan all 1 473 megawatt havsbaserad vindkraft som för närvarande finns tillgänglig kommer från installationer längs europeiska kuster. Enligt branschanalytiker måste denna kapacitet nå 30 000 megawatt år 2020 om EU ska nå sina mål för förnybar energi. En av anledningarna till att välja ScanWind, säger GE, är på grund av företagets fotavtryck i de nordiska länderna, som tillsammans med Storbritannien och Tyskland är de ljusaste punkterna för havsbaserad vindenergi.

Dölj