Zwiększanie opłacalności energii wiatrowej

Ekspertyza

Zwiększanie opłacalności energii wiatrowej

Technologia energii wiatrowej poprawiła się radykalnie w ciągu ostatniej dekady, gdy turbiny wiatrowe stały się gigantycznymi wyczynami inżynierii, górując nad krajobrazem lub unosząc się na morzu. Według Global Wind Energy Council (GWEC) pojedyncza turbina może dziś zasilać tysiące domów i potrzebuje zaledwie od trzech do sześciu miesięcy, aby odzyskać koszty produkcji, eksploatacji i recyklingu w ciągu 20 do 25 lat eksploatacji.

W swojej aktualizacji rynkowej z 2017 r. GWEC oświadczył: „Energia wiatrowa jest w szybkim tempie, aby stać się w pełni skomercjalizowaną, niesubsydowaną technologią, z powodzeniem konkurującą na rynku z silnie subsydiowanymi operatorami paliw kopalnych i jądrowych”. Chiny przewodziły światowym inwestycjom w energię wiatrową w wysokości 107 miliardów dolarów w 2017 r., A Stany Zjednoczone, Niemcy, Wielka Brytania i Indie podążyły za nimi w ścisłej kolejności. Według American Wind Energy Association (AWEA) wiatr jest na dobrej drodze do dostarczenia 10% energii elektrycznej w USA do 2020 r. I już dziś zasila 26 milionów domów w 41 stanach.

Timken odegrał w tym znaczącą rolę postęp, praca z energią wiatrową klientów i partnerów, aby zapewnić skalę i wydajność niezbędne do przekształcenia wiatru w opłacalne źródło energii. W ciągu ostatnich 10 lat działalność firmy Timken w zakresie energetyki wiatrowej wzrosła z 20 mln USD do 150 mln USD, ponieważ branża doceniła wiodącą pozycję firmy i innowacje techniczne.

Podnoszenie wartości cyklu życia turbiny

Ponieważ konserwacja turbiny wiatrowej, która stoi 500 stóp nad ziemią lub unosi się 15 mil w morze, jest tak kosztowna, klienci dziś przywiązują dużą wagę do niezawodnych, bezobsługowych układów napędowych turbiny. Jednak nie zawsze tak było.

Ajay Das, wiceprezes ds. Strategii i rozwoju biznesowego w firmie Timken, był odpowiedzialny za rozwój działalności firmy w zakresie energii wiatrowej w 2007 roku. Wraz ze wzrostem wielkości turbiny rosła także złożoność projektu – a istniejące projekty nie sprostały temu zadaniu. Turbiny zbudowane na 20 lat wymagały poważnej przebudowy skrzyni biegów w ciągu siedmiu do dziesięciu lat, co wiązało się z kosztem przekraczającym 300 000 USD lub 1,2 miliona USD w całym okresie eksploatacji turbiny.

Ajay Das, wiceprezes ds. Strategii i rozwoju biznesowego w firmie Timken, był odpowiedzialny za wejście firmy na rynek energii wiatrowej w 2007 roku.

„Wtedy pojawił się Timken” – mówi Das. Gdy turbiny były mniejsze, obciążenia łożysk nie były tak duże, a projektantom turbin mogli uciec z nieoptymalnymi łożyskami. Timken obsługiwał rynek bardzo selektywnie, dopóki turbiny nie osiągnęły mocy wielu megawatów. Wtedy stało się jasne, że inwestycja w bardziej zaawansowane technicznie łożyska może radykalnie poprawić wartość cyklu życia turbiny.

Podnoszenie energii wiatrowej na nowe wyżyny

Zasilanie największej morskiej turbiny wiatrowej na świecie

Rozwój rynku poprzez redukcję kosztów

Liderzy Timken są dumni ze swoich umiejętności rozwiązywania trudnych technicznie problemów, z którymi nie każdy może sobie poradzić. Energia wiatrowa nie była wyjątkiem.

„Na początku najsłabszym ogniwem łańcucha były łożyska” – mówi Das. Aby rozwiązać problem nadmiernego zużycia z wiatrem, inżynierowie firmy Timken opracowali konstrukcję łożyska stożkowego, która umożliwiła obu rzędom rolek w łożysku równe dzielenie obciążenia promieniowego i wzdłużnego. Powłoki odporne na ścieranie firmy Timken zapewnił dodatkowe ubezpieczenie od mikro-wżerów i problemów ze smarowaniem.

Dzięki inżynierom firmy Timken w tej sprawie perspektywy dotyczące energii wiatrowej szybko się poprawiły. AWEA poinformowała w 2017 r., Że koszty operacyjne farm wiatrowych spadły o dwie trzecie w ciągu ostatnich siedmiu lat. Na obszarach, gdzie jakość wiatru jest bardzo dobra, sub-megawatowe turbiny są obecnie zastępowane większymi turbinami o mocy od trzech do pięciu megawatów. „Nagle ten sam wiatr w tym samym miejscu wytwarza o wiele większą moc” – mówi Das.

Timken nadal inwestuje w wiatr, opracowując innowacyjne konstrukcje łożysk turbin, które okazały się zwiększać żywotność łożysk i znacznie zmniejszać zużycie. Dziś Timken Tapered Double Inner (TDI) Łożysko wałeczkowe wału głównego stawia czoła wyzwaniu wiatru w sposób, w jaki żadne inne łożysko nigdy nie było. W wyniku dziesięcioletniej współpracy inżynieryjnej i współpracy z klientami, TDI zostało zaprojektowane jako optymalne łożysko do trójpunktowych turbin wiatrowych, wydłużając cykl życia i poprawiając wydajność największych turbin na świecie.

Timken wspiera również inwestycje nieorganiczne Systemy smarowania Groeneveld przeznaczony do turbin, jak również Złącza Lovejoy i Ograniczniki momentu obrotowego AeroTorque . Wszystkie te produkty wydajnie przenoszą surową moc wykorzystywaną przez łopaty turbiny wiatrowej do generatora za wałem głównym – i robią to niezawodnie w jednych z najbardziej wymagających warunków na naszej planecie.

Historia rozwiązywania poważnych wyzwań

W miarę jak turbiny wiatrowe stają się większe i wychodzą na morze, wyzwania techniczne mnożą się, co działa na korzyść firmy Timken, wyjaśnia Das.

„Firma Timken zazwyczaj zajmuje się aplikacjami, w których prawdopodobieństwo i koszt awarii są bardzo wysokie. Klienci przychodzą do nas w sytuacjach wymagających dużej stawki, ponieważ wiedzą, że mogą osiągnąć niezawodne rozwiązanie ”.

Das nieustannie wprowadza firmę Timken na nowe i wschodzące rynki, które zapewniają różnego rodzaju wyzwania, w które inżynierowie Timken lubią się zanurzać. Jednym z przykładów jest robotyka. „Obecnie jest tak wiele firm, które próbują opracować coboty”, mówi (roboty, które pracują obok ludzi). „Ale układ napędowy musi być niezwykle precyzyjny, niezwykle lekki i wyjątkowo energooszczędny. Timken angażuje się w te aplikacje . ”

Firma Timken obserwuje również ogromny wzrost zastosowań energii słonecznej, a także w przemysł spożywczy i napojowy gdzie układy napędowe muszą pozostać ultra-odkażone. „Wciąż szukamy wyzwań w tych wschodzących i szybko rozwijających się branżach”, mówi Das, „i nadal budujemy organicznie i nieorganicznie w tych segmentach”.

Podobnie jak w przypadku wiatru, podręcznik zaczyna się od tego technicznego wyzwania o wysokiej stawce. Pokonywanie tych wyzwań powoduje kontynuację wzrostu liczby zainstalowanych produktów. Następnie Timken sprzedaje części zamienne za pośrednictwem swoich dystrybutorów na rynku wtórnym, zapewniając stałe przychody i rentowność.

„To nasz typowy model” – mówi Das. „Odkrywamy to na nowo od 120 lat. Służy nieustannej dywersyfikacji i odmładzaniu naszej firmy. Wszędzie tam, gdzie na świecie pojawiają się innowacje techniczne, zawsze widzisz potrzebę odpowiedniego układu napędowego i technologii zarządzania tarciem. Firma Timken wyjątkowo potrafi sprostać najtrudniejszym zastosowaniom ”.