Một làn gió mạnh

Thị trường toàn cầu đang bùng nổ đã phát triển từ giai đoạn sơ khai và đặt ra những thách thức mới cho các nhà sản xuất và nhà sản xuất linh kiện gió. Một cuộc phỏng vấn với chuyên gia Schaeffler Andreas Mangold.

Ông Mangold, việc mở rộng năng lượng gió ở Đức đã chậm lại một chút gần đây. Điều này có nghĩa là thị trường năng lượng gió toàn cầu đang mất đà?

Các số liệu thống kê mới nhất cho thấy sự tăng trưởng không bị cản trở. Theo số liệu do Hội đồng Năng lượng gió Toàn cầu cung cấp, hơn 430 gigawatt năng lượng từ năng lượng gió đã được lắp đặt vào cuối năm 2015. Chúng tôi dự kiến ​​sẽ tăng thêm khoảng 55 đến 60 gigawatt mỗi năm cho đến năm 2020. Có một số lý do cho việc này. Nhu cầu năng lượng sẽ tiếp tục tăng trên toàn cầu. Ngoài ra, đã có những quyết định quan trọng như thỏa thuận bảo vệ khí hậu Paris hiện đã được Trung Quốc và Mỹ phê chuẩn Một chỉ số tốt khác là các dự án mới của các nhà khai thác và nhà sản xuất hiện đang được triển khai trong các ứng dụng ngoài khơi , tuabin gió trong đại dương. Tất cả gợi ý này ở mức tăng trưởng liên tục.

Những khu vực nào trên thế giới bạn thấy tiềm năng thị trường lớn nhất ?
Trung Quốc rõ ràng là thị trường lớn nhất với tốc độ tăng trưởng cao nhất, được thúc đẩy nhiều hơn bởi nhu cầu năng lượng tăng cao. Trung Quốc cũng là một ví dụ điển hình về khía cạnh sinh thái của năng lượng gió vì hình thức sản xuất năng lượng này có thể giúp cải thiện chất lượng không khí ở các khu vực đô thị. Thị trường ở Mỹ Là thị trường quan trọng thứ hai trên toàn thế giới và bị ảnh hưởng bởi mô hình trợ cấp dựa trên các khoản tín dụng thuế trong một thời gian dài. Bây giờ một số tiểu bang đang xác định điều kiện chung của riêng họ. Do việc mở rộng mạng cần thiết ở Đức, chúng tôi hiện đang trải qua thời gian thay đổi, trong đó cài đặt bổ sung sẽ được điều chỉnh bởi các yêu cầu cho giá thầu trong một thời gian. Một thị trường quan trọng khác là Ấn Độ, được đặc trưng bởi nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, tương tự như Trung Quốc.

Cái gì thúc đẩy thị trường năng lượng gió trên toàn thế giới ?
Thị trường đã phát triển từ giai đoạn trứng nước. Một trình điều khiển thiết yếu là chi phí sản xuất năng lượng trong suốt vòng đời của tuabin gió. Điều này bao gồm một số lượng lớn các xu hướng, chẳng hạn như tối đa hóa hiệu suất trên mỗi nền tảng thông qua các tuabin lớn hơn. Trên bờ, thị trường đang hướng tới ba đến bốn megawatt tua-bin, ít nhất là ở châu Âu. Sự gia tăng năng suất chủ yếu đóng một vai trò ngoài khơi. Ngày nay, các tuabin ngoài khơi lớn nhất đã có công suất tám megawatt, và trong vài năm nữa, chúng ta sẽ thấy những cái lớn hơn nữa với công suất lên tới mười megawatt. Tua bin lớn hơn bao giờ hết sẽ được xây dựng bởi một số ít nhà sản xuất, bởi vì thị trường đã được củng cố.

Tác động của xu hướng này đối với các tuabin gió lớn hơn đối với các bộ phận và hệ thống là gì ?
Để bắt đầu, các cánh quạt sẽ trở nên dài hơn. Nó không phải là dễ dàng để ước tính chính xác mặc dù. Mười lăm năm trước, các kỹ sư nghĩ rằng họ đã đạt đến giới hạn khi lưỡi kiếm dài 30 mét. Ngày nay, các tuabin có lưỡi dài gấp đôi với đường kính rôto từ 160 mét trở lên. Đối với đào tạo lái xe, điều này có nghĩa là các lực được truyền từ rôto đến ổ trục và trục sẽ tiếp tục tăng. Kết quả là, sẽ có tải trọng động lớn hơn trên các thành phần máy này. Tuy nhiên, để giữ cho máy nhẹ và gọn nhất có thể, chúng tôi không thể điều chỉnh loại tải bổ sung này bằng cách liên tục tăng đường kính cho phù hợp. Vì vậy, chúng tôi cần phương pháp thiết kế mới để đảm bảo tiếp tục xây dựng nhỏ gọn và nhẹ.

Cách tiếp cận mới có thể trông như thế nào ?
Hãy lấy ổ trục chính trong một tuabin gió làm ví dụ. Trong trường hợp các tua-bin đa megawatt hiện tại ngoài khơi, có xu hướng thiết kế các ổ đỡ rôto với vòng bi lăn. Có hai cách tiếp cận thiết kế: Cái gọi là ổ trục định vị – ổ trục côn hai hàng hỗ trợ tất cả các lực và lực từ gió trong vị trí ổ đỡ – được thiết kế như một ổ trục gắn mặt bích và đáp ứng mọi yêu cầu để dễ dàng lắp đặt và một cấu trúc mô-đun. Một cách khác là sử dụng cái gọi là hỗ trợ ổ trục điều chỉnh với hai ổ trục côn đơn hàng được đặt sát nhau theo trục. Ở đây chúng ta có thể tạo ra sự cân bằng giữa tăng tải và đường kính ổ trục bằng cách tối ưu hóa các đòn bẩy của ứng dụng tải và khả năng tải thông qua các ổ trục.

Vì vậy, vòng bi, trục và vỏ không nhất thiết phải trở nên lớn hơn, nhưng chúng phải chịu được nhiều hơn ?
Chính xác. Nhưng có một khía cạnh quan trọng khác. Ngoài sự gia tăng năng suất này, các yêu cầu về độ tin cậy của các thành phần và hệ thống cũng tăng lên vì chúng cũng có ảnh hưởng đến chi phí sản xuất. Các thành phần phải làm nhiều hơn và đồng thời hoạt động đáng tin cậy trong suốt thời gian phục vụ của chúng. Theo quan điểm của Schaeffler, điều này sẽ chỉ hoạt động nếu chúng ta không nhìn vào các bộ phận riêng lẻ, chẳng hạn như vòng bi FAG chính và hộp số, nhưng nếu chúng ta hiểu toàn bộ hệ thống và sự tương tác của nó.

Bạn phải làm gì để hiểu đầy đủ về hệ thống ?
Chúng tôi hợp tác chặt chẽ với các nhà sản xuất tuabin gió và các nhà cung cấp các bộ phận khác trong giai đoạn phát triển rất sớm. Bên cạnh đó, các mô hình mô phỏng của chúng tôi cho phép chúng tôi tái tạo toàn bộ tuabin gió, từ các cánh quạt đến bộ truyền động đến nền tảng. Đó là cơ sở để phát triển các hệ thống mang mạnh mẽ.

Có một xu hướng về lái xe lửa với một ổ đĩa trực tiếp và không có hộp số ?
Không có câu trả lời rõ ràng. Có một thị trường cho tuabin với hộp số cũng như cho những người không có hộp số. Có những ứng dụng trong đó một ổ đĩa trực tiếp có thể là một ý tưởng tốt. Chẳng hạn, Siemens dựa vào hệ thống mô-đun nạc cho các tua-bin ngoài khơi, với một trung tâm cánh quạt, cánh quạt, ổ trục và bộ phận máy phát điện với một ổ đĩa trực tiếp. Vấn đề chính ở đây là cần cẩu nhanh chóng vận chuyển một số lượng nhỏ linh kiện đến nơi cần thiết, lắp đặt và vận hành chúng – và để có thể thay thế chúng dễ dàng sau này. Một lần nữa, điều quan trọng ở đây là chi phí sản xuất năng lượng. Điều này có thể hoàn toàn khác nhau trên bờ.

“Trong trường hợp các tuabin đa megawatt hiện tại ngoài khơi, có xu hướng thiết kế các ổ đỡ rôto với vòng bi, bạc đan côn”, Andreas Mangold giải thích.

Tại sao năng lượng gió rất quan trọng với cá nhân bạn ?
Nhu cầu năng lượng sẽ tiếp tục tăng trên toàn cầu. Điều này có nghĩa là chúng ta sẽ phải sản xuất nhiều năng lượng hơn. Tuy nhiên, về lâu dài, việc sản xuất năng lượng thông thường sẽ ngày càng trở nên đắt đỏ hơn vì nguồn lực bị hạn chế và việc khai thác chúng ngày càng khó khăn hơn. Gió là một nguồn tài nguyên không giới hạn. Thực tế là một tuabin gió tạo ra lượng năng lượng cần thiết để sản xuất tuabin gió cho thấy: Năng lượng gió là một cách sản xuất năng lượng rất hiệu quả. Chúng tôi muốn giúp các tuabin thành công về kinh tế với các thành phần và hệ thống mạnh mẽ và đáng tin cậy.