Иновативните методи на градба овозможуваат масовно производство на пловечки платформи за турбини на ветер, кои можат да се користат далеку од брегот
Јапонските ветерни ресурси имаат голем потенцијал за обезбедување на енергетската иднина на нацијата. Сепак, искористувањето на оваа моќ бара структури што можат да ги издржат суровите услови на отворено море, вклучувајќи интензивни тајфуни, високи бранови и води подлабоки од највисоките урбани облакодери. За да го исполни овој инженерски тест, „Џапан марин јунајтед“ (ЈМУ) се потпира на повеќедецениска експертиза за бродоградба за да создаде платформи што можат да поддржат некои од најголемите турбини на ветер во светот – многу поголеми од што било на копно. Планот е да се изградат платформи што можат да останат исправени да лебдат дури и во бурните мориња. Дизајнирањето на овие високи структури е само половина од битката – нивната конструкција и монтажа претставуваат еднакво застрашувачка пречка.
Пловечки џинови
Поголемото е подобро кога станува збор за енергијата на ветерот, бидејќи експанзивните ротори на високите турбини доловуваат посилни ветрови и генерираат повеќе енергија. Меѓутоа, во густо населените региони како што се делови од Јапонија, проектите на копното се соочуваат со строги просторни ограничувања и ограничувања на висината во близината на урбаните области. Друг поттик да се оди на море е фактот што некои од најсилните ветрови се наоѓаат на 20-30 километри од јапонскиот брег.
Поправените темели стануваат непрактични во водите подлабоки од околу 60 метри, оставајќи ги пловечките платформи како единствено решение. Прицврстени на морското дно со синџири или јажиња, овие платформи ги одржуваат турбините пловни и стабилни. Иако звучат футуристички, пловечките турбински платформи се базираат на докажани дизајни од индустријата за нафта и гас. Пловците – долги, вертикални цилиндри тешки во основата за стабилност – со децении ги закотвуваат морските платформи во разбрануваното море. Првата пловечка фарма на ветер во светот, проектот „Хајвинд Скотланд“, лансиран во 2017 година во близината на брегот на Шкотска, покажа како овие платформи можат да издржат бури на ниво на урагани додека обезбедуваат моќност на исто ниво со традиционалните турбини.
Сега, Јапонија остава свој белег со проектот за демонстрација на пловечка платформа „Јужна Акита“, една од најдлабоките иницијативи за пловечки ветерници во светот, со турбини закотвени во водите длабоки 400 метри, во близината на северниот брег на земјата. Овој проект е во рамките на проектот „Фаза 2“ на Фондот за зелени иновации, кој е поддржан од Организацијата за развој на нова енергија и индустриска технологија (НЕДО). За разлика од пловците и системите со фиксна основа, овој проект користи полупотопни платформи дизајнирани од ЈМУ, чие седиште е во Јокохама, за поддршка на турбини со ротори долги 240 метри.
– Ова се масивни структури под огромни товари – објаснува Харуки Јошимото, генерален менаџер на „Флоатинг винг инџинеринг груп“ во ЈМУ. „Платформата треба да ја поддржи огромната тежина на турбината додека издржува тајфуни и екстремни бранови циклуси“.
Амбиции за скалирање
Полупотопните платформи на ЈМУ се дизајнирани да се спротивстават на немирното море на Јапонија со користење четири пловни столба поврзани со хоризонтални загради за да се балансираат пловноста и баластот. Секоја платформа се врти со струите и ветровите, намалувајќи го стресот на линиите за прицврстување и продолжувајќи го нејзиниот животен век. Колоните, исто така, ги шират механичките оптоварувања на турбините релативно рамномерно, за да се спречи пренапрегањето на која било поединечна компонента.
Компанијата користи интегриран процес на дизајнирање што ги комбинира турбините, потструктурите и системите за поддршка во кохезивна целина. Со справување со предизвиците како што се пречки во фреквенцијата и движење на платформата, тимот на Јошимото се надева дека ќе обезбеди турбини што ќе работат сигурно во невидени размери. Технологијата диџитал-твин се користи за поддршка на оваа иновација, симулирање реални услови за следење и предвидување на промените во структурниот интегритет и излезната моќност.
ЈМУ има цел да ја балансира прецизноста со ефикасноста на трошоците. Проектите за пловечки ветер, како што е демонстрацијата на „Јужна Акита“, бараат рационализиран процес за ефикасно производство и склопување платформи. Исполнувањето на целите на јапонската влада за офшор-енергија од ветер од 10 гигавати до 2030 година, а потоа 30-45 гигавати до 2040 година, ќе бара производство на стотици платформи годишно – логистички и индустриски предизвик.
– Порастот не е само изградба на поголеми платформи. Станува збор и за создавање системи за постојано производство, обезбедување структурен интегритет и беспрекорно поврзување со електроенергетските мрежи. Секој чекор бара внимателно планирање и иновации, бидејќи управувањето со синџирот на снабдување за масовно производство претставува предизвици во сосема нов обем – вели Јошимото.
Градежни блокови
Конвенционалните пловечки проекти за ветер често зависат од експанзивните суви докови. Пристапот на ЈМУ го превртува сценариото, искористувајќи ги модуларната конструкција и склопот на кејот за да ги преуреди производството и распоредувањето. Во срцето на ова е методологијата на компанијата за „поделба на градење блок“, каде што пловечките потструктури се изработуваат како модуларни делови на повеќе бродоградилишта. Овие помали блокови се полесни за производство и транспорт, проширувајќи го опсегот на капацитети што можат да придонесат за производство. Штом блоковите ќе пристигнат во објектите на кејот во близината на локацијата за распоредување, тие се составуваат во целосни потструктури – процес што е рационализиран со иновативната технологија за пловечки зглобови на ЈМУ.
Овој метод користи специјално дизајнирани комори за да создаде запечатена непропустлива средина за висококвалитетно заварување. Тоа вклучува прицврстување на комората на точките за поврзување, отстранување на водата и извршување прецизни завари. Целиот процес трае само два-три дена – ЈМУ има цел да ја демонстрира технологијата во проектот „Грин иновејшн фанд“ за да ги докаже својата ефикасност и доверливост.
– Нашето искуство со автоматизирани производствени процеси ни дава посебна предност. Бродоградбата е неверојатно конкурентна индустрија и со текот на времето развивме техники што сега ги применуваме на пловечки платформи – објаснува Јошимото.
Од пристаништа до напојување
Како што пловечките проекти за ветер се прошируваат низ целиот свет, ЈМУ воспостави партнерства со бродоградилишта, доставувачи на материјали и морски конструктори низ Јапонија и пошироко, етаблирајќи се во регионалните синџири на снабдување додека го одржува капацитетот за раст.
– Во многу области, на пристаништата им недостигаат суви докови или соодветни бродоградилишта потребни за големо производство, затоа мораме да размислуваме креативно за зголемување на капацитетот – објаснува Јукинобу Окита, генерален менаџер на „ЈМУ’с офшор винд енд њу енерџи бизнис груп“. Со искористување на малите и средни бродоградилишта, технологијата на ЈМУ овозможува рентабилно производство на пловечки потструктури без поголеми капитални инвестиции.
– Потребна ни е флексибилност за глобално распоредување – платформите може да се градат во Азија и да се транспортираат до локации во САД или Европа. Побарувачката е преголема за да се потпреме на еден пристап, па затоа е суштинско да се има повеќе опции – додава Окита.
