最近では"中国洋上風力発電エンジニアリング技術カンファレンス、"基調講演はオフショア製品ラインのゼネラルマネージャーによって行われました。同氏は、中国の洋上風力タービンの現在のボトルネックはブレードとメインベアリングにあると強調した。洋上風力タービンに対する需要が高いことを考慮すると、メーカーは利用可能なサプライチェーンに基づいて投資収益を確保するソリューションの提供に注力し、それによって中国における洋上風力発電の持続可能な発展を支援することが重要です。

風力タービンブレードの開発過程

ヨーロッパと中国における風力タービンブレードの進化をレビューしました。 1991 年から 2015 年の間、中国はタービン出力とブレード サイズの点で後続でした。しかし、中国は2017年までに直径171メートルの風力タービンを開発し、欧州の164メートルを上回った。 2019年までに、欧州と米国の両国は直径220メートルのさらに大型のタービンを導入した。タービンサイズのこの同等性は、中国とヨーロッパが洋上風力タービン開発において現在同等のレベルにあることを意味します。

風力エネルギーにおける課題と革新

有名な世界的科学雑誌によると、洋上風力タービンの大型化に伴い、風力エネルギー部門は空気力学、構造力学、流体力学において重大な課題に直面しています。これらの基礎科学分野の研究は、タービン直径の増大に追いついていません。 1世紀経っても航空機の翼幅が80メートルを超えることのない航空産業とは対照的に、風力発電産業は40年足らずでタービンの直径が200メートルに達した。

エンジニアリングと技術の進歩における段階的な進歩の重要性が強調されました。ブレードの長さを長くするには、材料と製造技術の画期的な進歩が必要です。ブレードのサイズを拡大するために既存の技術のみに依存するだけでは、洋上風力発電のさらなる開発をサポートするには不十分です。

カーボンファイバーベール素材の必要性

より長いオフショアブレードをサポートするには、業界は、"未知の領域"カーボンファイバーベール素材を採用。この移行は10年前、中国が欧州企業からブレード設計をライセンス供与し、中核材料や設備はドイツや日本企業から調達しなければならなかった状況を反映している。大規模な金型への投資、長いスケジュール、未熟なプロセス技術が開発をさらに複雑にし、大型ブレードの加工効率が主流のブレードの 3 ～ 4 倍と大幅に低くなります。これは、中国における現在の大規模洋上風力発電設置シナリオの下でプロジェクトの実行可能性を確保する上で大きなボトルネックとなっています。カーボンファイバーベールは次世代の風力タービンに不可欠であり、強度と軽量特性の両方のニーズに対応します。

メインベアリングのサプライチェーンにおける課題

主要なベアリングは、設計上の課題、サプライチェーンの問題、設置の複雑さから生じるもう 1 つのボトルネックです。具体的には、大型洋上タービン主軸受のサプライチェーンは、次の 3 つの重要な課題に直面しています。

1. 主軸受リングの直径は 2 メートルを超えることが多く、入手可能なほとんどの工作機械の能力を超えています。

2. 主流のサプライヤーは 2 社のみで、少なくとも 1 年前には生産能力の予約が必要です。

3. 現在、国内のサプライヤーにはこのような大型ベアリングの設計および加工能力が不足しています。

ベアリング技術のソリューションとイノベーション

メインベアリング構成にデュアル SRBC テクノロジーを採用することで、直径 1.5 メートル以内の 5 ～ 6 MW タービンを確実にサポートできます。このソリューションは、堅牢なグローバル サプライ チェーンに支えられており、地元のサプライヤーが設計と生産に参加できるようになります。対照的に、デュアル ＴＲＢ や DRTRB など、より大きな直径を必要とするテクノロジーは、容量と効率の大きな課題に直面しています。

洋上風力タービンの性能を最適化する

課題にもかかわらず、同社はプラスの投資収益をもたらす洋上風力発電ソリューションを提供することに自信を持っています。中国の洋上風力発電所の平準化エネルギー原価（LCOE）の包括的なマップが作成され、タービンの定義をガイドし、開発者が収益性の高いプロジェクトを特定するのに役立ちます。焦点はタービン容量ではなく LCOE であり、発電量が最も重要な要素です。

地域適応とLCOE感度分析

LCOEを最適化するには、地域ごとにタービン出力とローター直径のさまざまな組み合わせが必要です。同社は、福建省などの強風地域、広西チワン族自治区などの低風地域、浙江省などの中弱風地域についてLCOE感度分析を実施した。調査結果によると、強風シナリオには 6 ～ 8 MW のタービンが最適であり、低～中弱風シナリオには 4 ～ 6 MW のタービンが最適です。風速が低いほどローターの直径を大きくする必要があり、その逆も同様です。これらのタービンでのカーボンファイバーベールの使用は、望ましい性能と効率を達成するために非常に重要です。

洋上風力発電所の後流損失への対処

中国の洋上風力発電所は、レイアウトの密度が高く、風速が低く、大気がより安定しているため、欧州の風力発電所よりも大きな後流損失に直面している。約 1.5 GW の洋上タービン容量を評価した結果、後流損失の初期推定値が約 2% 低すぎることが明らかになりました。グループ後流制御技術を通じて後流損失を削減する取り組みにより、発電量が 3 ～ 4% 増加しました。洋上風力発電所のレイアウトが高密度になるにつれて、グループ後流制御技術の価値がますます重要になります。ブレード設計にカーボンファイバーベールを導入することで、パフォーマンスが向上するだけでなく、後流損失の影響も軽減されます。