GE, 세계 최초로 나선형 시설 설치

가장 강한 바람은 더 높은 곳에서 발생하는 경향이 있지만, 이 2022년 연구에서 알 수 있듯이 더 높은 곳에 설치된 터빈이 더 강한 바람을 잡는다고 해서 반드시 가장 낮은 에너지 비용이 되는 것은 아닙니다. 실제로, 더 튼튼한 기초와 더 높고 더 견고한 타워의 비용을 고려하면 약 120m(394피트)를 초과하는 것은 더 비싼 전기를 사용하는 경향이 있습니다. 그리고 에너지만큼 가격에 민감한 시장에서는 이는 나쁜 소식입니다.

NREL에 따르면 평균 상업용 풍력 에너지 설치에서 균등화 에너지 비용(LCoE)의 약 절반 정도가 풍력 터빈 자체 비용에서 직접 발생한다고 합니다. 그 중 돈의 거의 절반은 상단에 있는 나셀에 있고 나머지는 LCoE에 약 13.7%를 기여하는 로터와 약 10.3%를 타워 자체에 분배합니다.

그러나 타워가 커질수록 초기 CAPEX(자본 지출)에서 차지하는 비중이 불균형적으로 증가합니다. 110m(361피트) 타워는 프로젝트 CAPEX의 20%를 차지하는 반면, 150m(492피트) 타워는 비용의 29%를 차지합니다. 그리고 이와 같은 대규모 기계를 다루는 데 관련된 추가 물류 문제는 말할 것도 없습니다.

Keystone은 대형 타워의 가격을 매우 낮게 낮추는 타워 제작 솔루션을 보유하고 있어 "풍력 에너지를 탁 트인 평야뿐만 아니라 전 세계적으로 가장 저렴한 전력원으로 만들 수 있다"고 말합니다.

아이디어는 충분히 간단합니다. 여러 개의 원통형 "캔"을 만들어 터빈 현장으로 운반하고 함께 용접하여 최종 타워 구조를 만드는 대신 Keystone은 현장에 소규모 제조 시설을 신속하게 건설한 다음 강철 코일을 대량으로 운반하거나 심지어는 심지어는 트럭으로 운반할 것을 제안합니다. 더 긴 스트립을 형성하기 위해 함께 용접될 수 있는 평평한 시트. 이러한 코일 또는 스트립은 나선형 모양으로 구부리는 각진 벤딩 기계에 공급되며, 나선형 모양은 강철이 회전할 때 연속적으로 결합 라인을 따라 함께 용접됩니다. 아래 비디오에서 볼 수 있듯이 프로세스의 대부분은 자동화되어 있습니다.

그 결과, 전체 길이의 타워가 탄생했으며, 물류가 용이하다면 더 짧은 섹션이 표준 공장에서 수행할 수 있는 것보다 10배 더 빨리 생산되고 최대 80% 더 적은 인력을 사용하게 되었습니다. 나선형 용접 타워에 사용되는 기초에서도 비용이 절감될 수 있습니다. 공장은 약 한 달 안에 가동 준비가 완료될 수 있으며, 현장에서 구축한다는 것은 공장에서 제작하여 배송할 경우 교량 아래에 도저히 들어갈 수 없는 종류의 대구경 단면을 제작할 수 있음을 의미합니다.

Reuters에 따르면 이러한 운송 제한으로 인해 현재 최대 직경이 4.3m(14ft)로 유지되어 타워 높이가 약 80m(262ft)로 제한됩니다. Keystone의 기술은 직경이 7m(23피트) 이상, 높이가 최대 180m(590피트) 이상인 타워를 생산하도록 확장할 수 있습니다. 따라서 육상 풍력 발전소는 더 긴 블레이드와 더 높은 타워를 운영할 수 있으며, 더 큰 터빈을 구동하고 더 많은 에너지를 생산할 수 있습니다.

나선형 용접은 파이프라인 제작에 있어 확립된 기술이므로 이러한 긴 튜브 섹션을 생성하고 품질을 검사하는 프로세스는 이미 입증되었습니다. Keystone은 또한 "더 나은 피로 및 좌굴 성능"을 가져오므로 더 적은 양의 강철을 사용하여 특정 높이의 타워를 만들 수 있다고 말합니다. 그리고 제조 공장은 본질적으로 이동식이므로 부두 옆에 일시적으로 하나를 설치하고 해양 설치를 위해 수십 개의 섹션 또는 전체 타워를 쏘는 것이 충분히 쉽습니다.

이동식 공장 장치는 Keystone의 핵심 부분이지만 텍사스에 자체 제조 시설도 설립했으며 이 공장에서 General Electric Renewable Energy와 협력하여 최초의 라이브 설치를 위한 타워를 생산했습니다.

이 첫 번째 제품은 GE의 2.8-127 터빈을 위한 89m(292ft) 나선형 용접 타워입니다. 40년 수명 인증을 받은 이 타워는 GE의 표준 타워를 간단하게 대체할 수 있도록 설계되었습니다. 이는 아마도 계속 진행할 수 있는 좋은 상업적 규모의 사례 연구를 제공할 것입니다.

확실히 Keystone은 현재 소규모 기업으로 주로 미국 정부 보조금으로 생존하고 있습니다. 이러한 종류의 제조에서는 고객에게 큰 비용 절감을 약속하기 전에 먼저 규모의 경제가 필요합니다. 그러나 타워는 완성된 풍력 터빈 비용의 중요한 부분일 뿐만 아니라 크기 대 전력 방정식의 제한 요소이기 때문에 Keystone의 나선형 용접 기술은 재생 에너지 비용을 이동시키는 강력한 수단이 될 수 있습니다.