Havsbaserad vindkraft

[Bo]

drabbas av rostproblem i växlarna: http://www.nyteknik.se/art/52203

Alla underhållsarbeten på vindkraftverk försvåras av att generatorn är så högt belägen.

En smart lösning på båda problemen kunde vara att ha generatorn längst ned och ha kraftöverföringen i en oljerörslinga. En stor gerotor där uppe och en liten där nere skulle ge utväxlingen. 1,5 Mw som är en normal effekt skulle motsvara 150 000 kpm/s och ett flöde av 50 liter/sek om man har 300 bars tryckskillnad i rörslingan

Verkningsgraden är bara runt 0,7 i befintliga hydrauliska system för energitransport men det är kanske för att ingen haft större anledning att bekymra sig om den förut.

[K.A.J]

Tror inte det blir ekonomiskt lönsamt i längden med havsbaserade. Dyrare och mer kompliserat både att bygga och underhålla. När de blir större kan de placeras var som helst och likväl komma upp i tillräkliga vindskikt. Då kan de placeras i skogsområde också.

Mvh K.A.J

[Bo]

Skogsplacerade kräver vägar som kan bära tillräckligt stora kranar.

För såväl land- som havs-baserad vindkraft skulle det underlätta att ha generatorn längst ned och inte hundra meter upp.

[ollebolle]

Ett sätt kan vara att avsalta luften eller täta till huset så ingen luft kommer in. Ett litet övertryck med tryckluft från tryckluftstuber eller med luftslang från land. En tryckluftsslang från land kostar inte mycket.

Kan man få fartygsmotorer att fungera till havs kan detta inte vara något problem. Det är bara att man inte tänkt på detta problem tidigare.

Finns olja på alla detaljer i växellådan så är inte korrosion något problem.

Har själv en växellåda som hela tiden ligger under vattnet och trots att vatten läckt in några år (innan byte av tätningsringar) så hade kugghjulen och lagren klarat sig. Helt rostfria pga oljan som skyddar även när den är blandad med lite saltvatten.  

[Bo]

är ju bara ett av många problem som kan uppstå på en växel + generator + regulator.

Ju enklare och pålitligare man kan få det på hundra meters höjd, desto bättre. Det som kan tänkas krångla, skall man ha bekvämt tillgängligt.

En annan lösning är att strunta i växel, ha en enkel permanentmagnetrotor där uppe och trixa till strömmen där nere med en smart regulator.

[Fridolf2]

Ja, det måste ju vara bättre att angripa problemen med växellådan antingen genom att ta bort den eller göra den så tät så den inte rostar, har svårt att se att det skulle vara ett stort problem. Att frakta ner kraften med olja tror jag inte på, man får ju vara rädd om den energi som skapas, och inte slösa bort den i onödan. På de stora verken sitter ju även transformatorn där uppe, allt för att minimera energiförlusten.
Sätter man dessutom in en hiss till sevicepersonalen så tycker jag det borde funka bra.

[Bo]

och behöver servas återkommande.

Funderade vidare och begrundar nu om man inte borde kunna generera rätt sorts växelström med smart uttänkta lindningar utan uppväxling.

[ollebolle]

Det finns sådana. Det brukar man se på att det är stor diameter på generatorhuset så man rymmer generatorn med alla polerna. Fördubblal antalet poler så har man fått halva varvtalet osv.

Vet inte varför det inte är vanligare. Möjligen kan det stora generatorhuset vara fulare än de avlånga. Mycket handlar ju om att få det att se vackert ut då förfulande är det motsträvarna trycker på.

Växellådor är nog inte något större problem men sammantaget är det gigantiska maskiner och det ska hålla i 25 år helst. Mycket stora påkänningar och svårberäknade  delar med mycket utmattningsproblem. Liknar flygplansproblematik med vingar t.ex. som så småningom ramlar av pga att de böjts för många gånger.

Har sett bamselagren som SKF fått ett uppsving på.

Men visst vore det mycket vunnet att få ner kraften till marknivå. Samtidigt kanske det är en fördel att ha en stor massa vid turbincentrum för att minimera vibrationer som annars skulle få tornets överdel att skaka mer om det är lättare där.

Polhems stånggång kanske kan få en renässans.  

[Hasse]

Enercon http://www.enercon.de/en/_home.htm har arbetat utan växellåda sedan 1992. Ska bli intressant att se om det skrivs något om dem i det här sammanhanget.

[Bo]

"The annular generator is of primary importance in the gearless system design of ENERCON wind turbines. Combined with the rotor hub it provides an almost frictionless flow of energy, while the gentle running of fewer moving components guarantees minimal material wear. Unlike conventional asynchronous generators, the ENERCON annular generator is subjected to minimal mechanical wear, which makes it ideal for particularly heavy demands and a long service life.

The ENERCON annular generator is a low-speed synchronous generator with no direct grid coupling. The output voltage and frequency vary with the speed and are converted for output to the grid by a DC link and inverter. This achieves a high degree of speed variability."

Det går alltså att strunta i växeln och ändra en godtycklig växelström till en med rätt spänning och frekvens med elektronik.

[Bo]

Har lösningen funnits sedan 1992, frågar man sig varför inte alla följt i spåren. Kan det bli förluster vid omvandlingen till likström och tillbaka till växelström eller klarar inte elektroniken höga effekter?

[Hasse]

Att omvandla likström till växelström och tvärtom vid höga effekter är inget problem, det har ASEA och andra gjort i över 50 år. Jag tror problemet ligger i att Enercon har patent på sina grejer.

[ollebolle]

Kan vi se en övergång till likström mellan havsbaserade verk och land? När man ändå omvandlar till likström från vindkraftverken med variabel rotorhastighet kan man ju lika gärna spara kabel och köra likström och vänta med omvandlingen tillbaka till AC tills strömmen nått land.

[Bo]

och ABB nyttjar den i andra sammanhang, kan tekniken väl tillämpas för vindkraften också.

[Hasse]

Likström gör man, t ex här: http://nyteknik.se/art/52386

[Bo]

för att få högspänd likström ur den växelström man får ur generatorerna?

Jo, man har en transformator först och en likriktare sen men får en likström med varierande spänning ändå. - Behövs en smart regulator också.

[Bo]

http://www.nyteknik.se/art/52347

Förstår inte varför man fortsätter med växlar när det inte behövs. Det är dom som går sönder.

[Bo]

att få bra verkningsgrad om generatorn har så långsam rotation. Uppväxlingen behövs och att växlarna går sönder verkar bero på samma konstruktionsfel i alla. Ett banalt förbiseende.

[ollebolle]

Det verkar vara ett bultförband som lossar från en förstärkningsplåt i växellådan.

Kan vara att man använt växellåda för mindre moment för tufft och monterat plåten som förstärkning och fått muttrar som lossar på insidan. Lägger sig en mutter i kugghjulen kan det bli kaos i lådan.

Att det skulle vara salta luften som orsakar detta verkar vara en skröna. Snarare borde salt luft få bultförbandet att rosta ihop. Men eftersom muttern sitter på insidan (om man får tro en skribent) så finns inte nån sån "fördel" då insidan av en växellåda brukar vara väl smord av all kringstänkande olja och inte så rostbenäget.

Det har gått för fort med uppskalandet av verken kan jag tro. Man tar en vek växellåda och monterar stödplåt på utsidan. Om detta är sant verkar det  lite "bysmedteknologi" utan att för den skull förringa en bysmeds sätt att lösa ett tekniskt problem. Det är bara att han har sina kunder kring sig oftast och kan efterhand enkelt justera konstruktionen. Här är det megakostnader. Flera miljarder att byta ut alla växellådor plus bortfall av elinkomster.

[Bo]

är kanske inte ute ur bilden: tänk en rad med gerotorer på rotoraxeln som tillsammans pumpar 100 liter olja per sekund till en massa små gerotorer på marknivå som driver generator[er]. Med 300 bars tryck blir det 3 megawatt.

Gerotorer som pumpar olja är väldigt pålitliga och starka. De finns i varje ottomotor: http://en.wikipedia.org/wiki/Gerotor

Rotorerna styrs väl mot vinden med en motor? De ställer inte in sig själva för de har ju inget vindroder. Då kan oljeledningarna vara elastiska slangar och man slipper problem med lager med läckagerisk.