Время чтения 12 минут
Ода к ветру
Переход на возобновляемые источники энергии – одна из важнейших тем современности. На фоне климатических изменений и растущих проблем с поставками ресурсов разработки в области возобновляемой энергетики становятся всё актуальнее. Одно из основных направлений в этой сфере – ветроэнергетика. Компания Liebherr вносит свой вклад в решение глобальных экологических задач, предлагая разнообразные разработки и технологии.
Время перемен
Как гласит древняя китайская поговорка: «Когда бушует ветер перемен, одни строят укрытие, а другие — ветряные мельницы». Сегодня, в эпоху серьёзных природных, экономических и общественных изменений, эти слова можно понимать буквально. Защита окружающей среды – один из приоритетов Европейской комиссии. ЕС намерен снизить уровень выбросов CO2 на 50-55% к 2030 году, а к 2050 году достичь углеродной нейтральности.
В рамках «Зелёного пакта» исследования и разработки в сфере возобновляемой энергетики пользуются активной поддержкой. Переход на альтернативные источники энергии является не только важнейшей задачей для человечества, но и серьёзным вызовом для промышленности, которая должна предоставить техническую базу для достижения поставленных целей. Сегодня компания Liebherr играет ведущую роль в этой отрасли, предлагая передовые решения в сфере ветроэнергетики.
Люди давно научились использовать силу ветра в своих целях. Они столетиями строили ветряные мельницы, чтобы при помощи ветра приводить в движение жернова для перемалывания зерна или насосы для ирригационных систем. Современный ветряк напоминает мельницу: на узкой башне расположен огромный похожий на пропеллер ротор, который вращает ветер. Ветрогенераторы устанавливают на открытой местности: на холмах, побережьях или в море. При помощи генераторов энергия от вращения роторов преобразовывается в электричество.
Как устроен ветер
Ветер образуется в результате встречи воздушных потоков разного давления. Чем больше перепад давления, тем сильнее ветер. Под воздействием солнечной энергии воздух нагревается, расширяется, становится легче и поднимается в верхние слои атмосферы. Это создаёт низкое давление. На большой высоте воздух снова становится холоднее, чем воздух в нижних слоях, и поэтому опускается вниз. Так создаётся высокое давление. Холодный воздух перемещается туда, откуда поднимается тёплый. Цикл замыкается, и так формируется ветер.
Ветер дует (почти) всегда
Принцип прост – чем сильнее ветер, тем больше электроэнергии. Однако это также значит, что если ветер прекратится, пропадёт и электричество, если не использовать аккумуляторы. Чтобы избежать таких ситуаций нужно применять различные возобновляемые источники, не только силу вера, а, например, солнечную энергию, биогаз и гидроэнергию. Ветер и солнце могут быть нестабильными ресурсами. Это можно скомпенсировать при помощи разработок в смежных областях, таких, например, как отопление, мобильность и производство и/или используя аккумуляторы для хранения энергии. Иными словами, для разработчиков энергоустановок, компаний-подрядчиков и фирм, занимающихся техническим обслуживанием энергетический переход – это весьма сложный процесс с множеством подводных камней, которые влияют на выбор решений и качество итогового продукта.
Зависимость от ветра
Некоторые модели прибрежных ветрогенераторов вырабатывают мощность до 5 МВт. Однако новейшие модели оффшорных ветрогенераторов мощностью 11 МВт считаются более производительными, так как на воде обычно больше ветра и он дует более равномерно. Таким образом, оффшорная ветряная электростанция из 80 ветрогенераторов может обеспечить электричеством 400 тысяч домохозяйств.
Ветряки оказывают заметное влияние на ландшафты и культурную сферу жизни. Привлечение местного населения к финансированию строительства ветряков в регионе оказывает положительное влияние на их восприятие. Создание «общественных ветряных парков» может помочь сбалансировать возможное ухудшение уровня жизни, предлагая регионам и их жителям привлекательные проекты для инвестиций. Всё чаще и чаще такие инициативы получают поддержку.
Ведущий производитель в сфере ветроэнергетики
Liebherr активно способствует установке ветрогенераторов как на земле, так и на воде. Компания предлагает наиболее подходящие решения по всему миру, исходя из требований заказчиков. Liebherr занимается проектированием конструкций и деталей для ветрогенераторов, разработкой землеройного оборудования, необходимого для подготовки площадок для ветряков, сборкой железобетонных конструкций для башен и предлагает мобильные, гусеничные и оффшорные краны для монтажа компонентов.
Более того, огромные подшипники для регулировки роторных лопастей и установки наклона по азимуту производят при помощи высокоточных зуборезных станков Liebherr. Иными словами, практически каждое направление в области ветроэнергетики развивается благодаря усилиям компании.
Надёжная подготовка
При помощи землеройного оборудования Liebherr выполняют подготовительные работы для монтажа (и экологичного демонтажа) прибрежных ветрогенераторов. Для этого предприятие Liebherr-EMtec GmbH предлагает широкий выбор землеройных и перевалочных машин.
Всё начинается с выгрузки деталей и компонентов перевалочными машинами Liebherr в портах. В ходе монтажа самих ветряков активно применяют землеройные машины. Например, для разработки грунта и подготовки строительных площадок используют гусеничные экскаваторы. Строительные отходы вывозят при помощи самосвалов и колёсных погрузчиков. Затем участки выравнивают с помощью бульдозеров, и к работе приступают краны.
Бетоносмесительные установки Liebherr можно подключить напрямую к узлу изготовления башенных секций. Это гарантирует высокое качество железобетонных конструкций.
Бетонные конструкции как ориентир
Сегодня башни ветряков монтируют из готовых сборных железобетонных конструкций. Для их производства применяют бетон высокого качества. На предприятии Liebherr-Mischtechnik GmbH в г. Бад-Шуссенрид были разработаны специальные высокопроизводительные смесительные установки для производства бетона для башен.
Например, они позволяют настраивать скорость вращения агрегатов независимо друг от друга для работы с различными материалами. Система управления Litronic-MPS и система измерения влажности Litronic-FMS, разработанные Liebherr, обеспечивают высокое качество и нужную консистенцию бетона.
Компания Liebherr открыла испытательный центр технологии смешивания, на базе которого и при активном участии заказчиков разрабатываются продукты из бетона. Там также можно проверять новые рецепты, выпуская небольшие партии. Некоторые из составов затем вводят в производство.
Как получают энергию из ветра?
Сегодня ветер является одним из важнейших источников возобновляемой энергии. Не выделяя CO2, ветряки превращают энергию ветра в электричество, которое затем поступает в электросеть. Ветрогенераторы пригодны к использованию в любых климатических зонах, их устанавливают как на земле (прибрежные), так и на воде (морские). Когда лопасти ротора захватывают ветер, возникает отрицательное давление, и винт начинает вращаться. Кинетическая энергия ветра приводит ротор в движение, что в свою очередь запускает генератор, который преобразует механическую энергию в электрический ток.
Технические достижения
Ветряки не просто становятся выше. В зависимости от нагрузки изменяется конфигурация подшипников: шариковые и роликовые, с внешним или внутренним зацеплением. Поэтому особенно важны высокое качество и надёжность деталей.
Если хоть один подшипник не будет исправен, вся система может остановиться. Проводить ремонтные работы в таких случаях долго и затратно. Помимо этого, добраться до регулировочных элементов зачастую сложно, так как винты устанавливают на высоте более 100 метров. Поэтому отвечающие за движение подшипники должны быть максимально надёжными. Как правило срок их службы составляет более 20 лет.
С 1996 года предприятие Liebherr-Component Technologies AG производит основные компоненты для ветрогенераторов. Например, поворотные подшипники, поворотные приводы, гидроцилиндры, интегрированные смазочные системы, а также весь спектр электромеханических и гидравлических систем управления лопастями и наведения гондолы ветрогенератора по азимуту.
Все основные подшипники Liebherr для ветрогенераторов проходят испытания на специальных тестовых установках, которые имитируют реальные показатели жёсткости.
Неотъемлемой частью сотрудничества с заказчиками по всему миру является адаптация компонентов под индивидуальные нужды. Liebherr работает со всеми известными производителями в сфере ветроэнергетики. На сегодняшний день компания предоставила компоненты для более чем 15 000 ветряков. Производственная программа Liebherr включает как компоненты для ветрогенераторов мощностью 800 кВт, так и решения для сверхмощных оффшорных моделей.
Помимо привычных одно- и двухрядных подшипников с четырёхточечным контактом Liebherr также предлагает трёхрядные роликовые и поворотные подшипники. Компания является лидером рынка и постоянно наращивает опыт, а также производственные мощности в Европе, Мексике, Бразилии и Азии. В настоящее время в Китае строится новый завод, где будут изготавливаться поворотные подшипники, гидравлические цилиндры и приводы.
Инновации в производстве
Предприятие Liebherr-Verzahntechnik GmbH (Кемптен, Германия) предоставляет производителям в сфере ветроэнергетики зубофрезерные и шлифовальные станки. После мягкой обработки при фрезеровке и формовке оборудование проходит более точную и качественную шлифовку. Большой вес и габариты деталей не представляют проблемы, так как компания Liebherr нашла эффективное решение в виде автоматизации.
6 фактов о ветроэнергетике
Подъём и перемещение
Для возведения и демонтажа ветрогенераторов требуется чрезвычайно мощное оборудование. Техника Liebherr подразделяется на классы в зависимости от грузоподъёмности. Машины точно соответствуют требованиям ветроэнергетики благодаря передовым стреловым системам, рассчитанным на высокие нагрузки.
Телескопические мобильные краны серии LTM отличаются манёвренностью и универсальностью. Транспортировка таких кранов значительно дешевле, так они сами перемещаются по общественным дорогам. Они достаточно компактны, поэтому их легко размещать на строительных площадках. Ещё одно преимущество таких кранов – со сложенной стрелой и прочим оборудованием они могут легко передвигаться по узким дорогам от одного ветряка к другому. Обычные мобильные краны с решётчатой стрелой серии LG также могут ездить по дорогам общего пользования, что снижает потребность в дополнительном транспорте в отличие от гусеничных кранов с решётчатой стрелой.
Гусеничные краны грузоподъёмностью от 500 до 1000 тонн зарекомендовали себя при монтаже особенно больших ветряков (если раньше их высота была 60-80 м, сегодня в Европе строят установки 160-165 м, и уже появляются модели высотой до 180 м). Такие краны поднимают даже самые тяжёлые компоненты ветрогенераторов: всё более объёмные лопасти и гондолы. Как правило, во время монтажа в качестве вспомогательного оборудования используют краны поменьше: например, 4-6-осные мобильные, вездеходные или гусеничные краны.
Для всё более крупных ветрогенераторов требуются мощные краны и новые решения. Liebherr активно взаимодействует с заказчиками в ходе разработки высокопроизводительной техники в сфере ветроэнергетики.
Обычно ветер крайне желанный гость на ветряных электростанциях. Однако при возведении ветрогенераторов он может мешать подъёму деталей и их монтажу. Компания Liebherr подняла на качественно новый уровень безопасность и продолжительность крановых работ в условиях повышенной ветрености, разработав специальные таблицы грузоподъёмности при различной скорости ветра. Основываясь на этих данных, инженеры предприятий в Биберахе (Германия), Эхингене (Германия) и Ненцинге (Австрия) разработали несколько новых мобильных и гусеничных кранов, которые готовы к работе в ветренные дни.
Предприятие Liebherr-MCCtec Rostock GmbH специализируется на выпуске кранов, которые подходят для строительства ветрогенераторов в открытом море. Завод вносит вклад в процесс перехода на возобновляемые источники энергии несколькими способами. С одной стороны, строится больше оффшорных ветряных парков, с другой ‒ происходит отказ от «старых» источников энергии, которые добывались в открытом море.
В морской сфере главная сложность, но в то же время и возможность для новых идей, заключается в необходимости адаптировать краны (и суда) к работе по каждому конкретному проекту. Поэтому краны Liebherr отличаются компактной конструкцией. Они занимают немного места, например, на морских платформах, но при этом оснащены широкими стрелами, а их максимальная грузоподъёмность достигает нескольких тысяч тонн. Помимо этого, краны серии HLC имеют складную A-образную раму, чтобы проходить под мостами. Таким образом эти краны быстро и эффективно справляются с задачами в ветроэнергетике.
Грузоподъёмность морских кранов достигает 5 000 т.
Краны Liebherr производят в Европе в соответствии с самыми высокими стандартами качества. После ввода в эксплуатацию оборудование находится под круглосуточным контролем наших сервисных специалистов со всего мира. Вместе с тем 50 000 запасных деталей доступны в кратчайшие сроки. Компания Liebherr также разработала систему дистанционного обслуживания морских кранов – LiMain. Благодаря ей достаточно всего одного посещения платформы в год. Это экономит множество ресурсов, а операторы могут работать из любой точки мира.
Всё это несёт огромный потенциал для перехода на возобновляемые источники энергии. По оценкам экспертов, к 2030 году установленная мощность оффшорных ветряных электростанций вырастет в 6 раз. Это означает, что возрастёт потребность в судах-установщиках для обслуживания нового поколения ветрогенераторов мощностью 15 МВт. Предприятие в Ростоке уже давно работает в этом направлении.
