Енергоефективність на висоті

Вітряні турбіни, комбіновані з технологією гідроакумулювальної електростанції. Завдяки новому «водяному акумулятору» німецька будівельна компанія Max Bögl встановлює нові стандарти енергетичної революції. Компанія Lapp Group займається поставкою кабелю для енергетичних комплексів споруд у місті Гайльдорф неподалік від Штутґарта.

Найвищі в світі вітроелектростанції розташовані в Гайльдорфі біля Штутґарта — і кабелі для них постачає компанія Lapp

Найвищі в світі вітроелектростанції розташовані в Гайльдорфі біля Штутґарта — і кабелі для них постачає компанія Lapp

Це місце варто побачити: велетенська вежа з краном, який, здається, абсолютно вільно парить на стометровій висоті і майже зникає в хмарах над пагорбами Лімпурга. Якщо уявити собі ідеальне місце розташування вітрової турбіни, воно б виглядало дуже схоже на те, що можна побачити тут. Невдовзі після наших відвідин, велетенську вежу увінчали гондола і три лопаті. Вони перетворюють силу вітру на  3,4 МВт електроенергії. Турбіна має виробляти понад 10 гігават-годин енергії на рік, що достатньо для забезпечення близько 2 500 домогосподарств, в кожному з яких мешкає до 4 осіб. Три інші вітряні турбіни, що стоять на пагорбі наче вартові в кількох сотнях метрів звідси і є нижчими лише на кілька метрів, мають ідентичні конструкцію та потужність.

Встановлення рекорду

Електростанція в Гайльдорфі біля міста Швебіш-Халль є вагомим внеском в розвиток енергетичної революції. Зі своєю появою вона одразу встановила кілька рекордів: найвища з чотирьох – вона на сьогодні є найвищою в світі: її вежа сягає 178 метрів, а загальна висота разом з лопатями вітрогенератора становить 246,5 метрів. Цього вдалося досягти завдяки застосуванню при побудові вежі гібридного бетону (нижня секція) та сталі (верхня секція). Важливий кожен метр висоти, адже чим вища конструкція, тим більш ефективно виробляється енергія. Вежі було зведено з допомогою найвищого в світі мобільного крану — майстерного витвору головного підрядника, Max Bögl Wind AG з Ноймаркту, Баварія. Ця компанія спорудила вітряну електростанцію, а також експлуатує її, що є абсолютно новим підходом у галузі вітроенергетики.

 

Навіть нефахівцеві зрозуміло, що експлуатація високих веж має свої особливості. Нижча секція вежі має значно більший діаметр, ніж вища, і стоїть у величезному круглому резервуарі. Коли вітер створює надто багато енергії, або виникає її надлишок у мережі, ця електроенергія використовується для закачування води вгору, у цих два резервуари. Коли в мережі виникає дефіцит електроенергії, вода падає на 200 м нижче і живить дві турбіни виробництва компанії Voith AG. Принцип роботи гідроакумулювальної електростанції винайдено майже 100 років тому. Новим стало те, що в одному місці поєднано станцію для генерування відновлюваної електроенергії та гідроакумулювальну систему: фактично вони об'єднані в одну конструкцію. Основа турбіни — активний резервуар, що вміщує 7 100 м3 води, водночас забезпечуючи вкрай необхідні 40 метрів додаткової висоти. Більший зовнішній резервуар, який називають пасивним резервуаром, має об'єм 43 000 м3. Бетонна конструкція — це шедевр, що поєднує матеріали й будівельні технології, які раніше в такій комбінації не застосовувались ніде в світі. «Ми зберігаємо секрет будівництва», – говорить керівник об'єкта Маркус Мейєр (Markus Meyer).

 

– "Водяні акумулятори" з'єднані трубою два метри завширшки, яку прокладено через долину під руслом річки Кохер до спеціально збудованого нижнього резервуара. Після виходу на повну експлуатаційну потужність в кінці 2017 р. систему було заповнено 160 000 кубічними метрами води з цієї річки.

General Electric постачає енергетичне обладнання для Гайльдорфського проекту

Поєднання енергії вітру та гідроакумулювальної технології в цьому проекті є комплексним і надзвичайно складним для реалізації. Фірма GE Renewable Energy поставила чотири вітроенергетичні установки, кожна потужністю 3,4 МВт. Компанія має жорсткі вимоги щодо електричного обладнання, зокрема кабелів гондоли та вежі. Lapp вже постачав кабелі для гондол інших установок GE і є затвердженим постачальником обладнання для компанії. Отже, фірма Max Bögl Wind звернулася до цієї компанії щодо поставки кабелів для вежі в Гайльдорфі. «Ми одержуємо від GE технічні вимоги з точними характеристиками кожного кабелю, зокрема розміру, стійкості до змін температури, вологості, скручування та багатьох інших параметрів», — говорить Андреас Мюллер (Andreas Müller), голова підрозділу електрообладнання в Lapp.

Lapp своєчасно виконав замовлення. Останні метри кабелю середньої напруги, намотані на великі дерев'яні бобіни, чекають в контейнері на будівельному майданчику підняття на вежу. Пізніше промислові альпіністи, що працюють на канатах, які, мов справжні кабелі, підвішені всередині захисної обмотки, витягнуть кабелі Lapp і закріплять їх у розподільному коробі. У другому контейнері, що знаходиться поруч із першим, близько 100 вже порожніх бобін очікують на зворотне транспортування.

 

Попит на рішення для зберігання відновлюваної енергії при її децентралізованому генеруванні є високим. «Ми пишаємося тим, що відповідаємо стандартам Max Bögl», — говорить Міхаель Бодемер (Michael Bodemer), керівник продажів для проектів у Німеччині компанії Lapp. — Це кабелі, що відповідають високим технічним вимогам, у поєднанні з дуже високим рівнем обслуговування – вони постачаються вже нарізаними, з маркуванням, позначенням етикетками та в спеціальних бобінах. Лише компанії, що можуть забезпечити комплексне обслуговування, позбавивши замовника будь-яких турбот, потраплять у короткий перелік постачальників»

Революція в акумулюванні енергії

Генерування і акумулювання енергії в одному й тому ж місці є визначною тенденцією. Половина фотоелектричних панелей в Німеччині продається з акумуляторними батареями. Сонячна енергія з даху і акумуляторна батарея в підвалі забезпечують споживачам незалежність від зростання цін і сприяють стабілізуванню мережі. Генерування і акумулювання енергії в єдиному місці можуть тепер стати звичним і в секторі вітроенергетики, оскільки існує нагальна потреба в зберіганні, адже все більша частина енергії надходить в мережі від нестійкої енергії вітру замість більш стабільної і передбачуваної енергії, що виробляється вугільними, газовими й атомними електростанціями. «З водяною акумулювальною батареєю і гібридними вежами ми робимо енергію вітру навіть ще більш привабливим та ефективним джерелом енергії, водночас встановлюючи нові рекорди», — говорить Йозеф Кнітль (Josef Knitl), Генеральний директор Max Bögl Wind AG.

 

Принцип природного зберігання вітряної енергії в Гайльдорфі є найсучаснішим елементом концепції. Три турбіни в долині генерують 16 мегават, а ємність акумулювальної установки складає 70 мегават-годин. Це дозволяє компенсувати до 5 годин відсутності вітру, а також перекривати менш тривалі розбіжності між згенерованим обсягом та потребами споживання у мережі. Перемикання з постачання електроенергії в мережу на акумулювання, і навпаки, займає лише 30 секунд. Це підвищує гнучкість і відкриває додаткові джерела доходу, адже електростанція може пропонувати добре оплачувані послуги електромережі для компенсації нестабільності та змін у частоті або передавати в мережу надлишкову енергію.

Очікувані нові проекти

У майбутньому Max Bögl буде просувати цю концепцію на всіх світових ринках, а Lapp залишиться постачальником проектів Max Bögl в усьому світі. Для компанії Lapp це непросте, але цікаве і бажане завдання, адже компанія може виробляти необхідні кабелі в Німеччині або на інших заводах Європи, а іншою перевагою є розташування її експертного центру в Сингапурі та виробничих об'єктів у Китаї, Індії та Кореї. Андреас Мюллер говорить: «Для виконання замовлень на спорудження вітроелектростанцій ми маємо ще й великі технологічні напрацювання та потужності в Азії.»

Останні метри кабелю середньої напруги, намотані на великі дерев'яні бобіни, чекають в контейнері на будівельному майданчику на підняття на вежу. Тут промислові альпіністи, що працюють на канатах, які, мов справжні кабелі, підвішені всередині захисної обмотки, витягнуть кабелі середньої напруги і закріплять їх у розподільному коробі

Природне акумулювання енергії в Гайльдорфі: факти і цифри

Потужність генерованої вітряної енергії:    4 х 3,4 МВт
Діаметр ротора: 137 м
Щорічна кількість виробленої вітряної енергії: 42 ГВт⋅год
Потужність гідроакумулювальної електростанції:  16 МВт
Ємність електроенергетичних акумуляторів: 70 ГВт⋅год
Висота, з якої скидається вода: 200 м
Рівень води активного резервуара: 31 м
Рівень води пасивного резервуара: 13 м
Вартість будівництва: 

(в тому числі грант від Міністерства екології Німеччини на 7,15 мільйонів євро)

 80 мільйонів євро

 Посилання на інформацію про проект

vezha

Постачальником кабелів для вежі є компанія Lapp. Точні специфікації кабелів, такі як розміри, стійкість до впливу температур, вологи, скручування та багато інших параметрів, були визначені компанією GE.

Andreas Mjuller

Андреас Мюллер, голова підрозділу вітряної енергетики компанії Lapp, робить фотографії величезної вітроелектростанції