GE、世界初のスパイラルを設置

最も強い風は高所で発生する傾向がありますが、この 2022 年の調査が示すように、より強い風を受ける高所に設置されたタービンが必ずしもエネルギーコストの最低値につながるわけではありません。 実際、より強固な基礎とより高く頑丈な塔のコストを考慮すると、約 120 メートル (394 フィート) を超えると、電力料金が高くなる傾向があります。エネルギーと同様に価格に敏感な市場では、これは悪いニュースです。

NREL によると、平均的な商用風力エネルギー設備におけるエネルギー均等化コスト (LCoE) の約半分は、風力タービン自体のコストから直接賄われています。 そのうち、資金のほぼ半分は上部のナセルにあり、残りはローターに分配され、ローターは LCoE に約 13.7% 寄与し、タワー自体は約 10.3% に寄与します。

しかし、タワーが大きくなるにつれて、初期の CAPEX (資本支出) に占めるタワーの割合が不釣り合いに増加します。 110 m (361 フィート) のタワーはプロジェクトの設備投資の 20% を占める可能性がありますが、150 m (492 フィート) のタワーはコストの 29% になります。 そして、このような巨大な機械を扱う際には追加の物流上の問題が伴うことは言うまでもありません。

キーストーン社は、大型タワーの価格を非常に低く抑え、「平原だけでなく世界中で風力エネルギーを利用可能な最も低コストの電源にする」タワー製造ソリューションを持っていると述べている。

アイデアは非常にシンプルです。 キーストーンは、円筒形の「缶」を多数作成し、それをタービン設置場所までトラックで運び、それらを溶接して最終的なタワー構造を作成する代わりに、現場に小規模な製造施設を迅速に建設し、次に鋼鉄のコイルを大量にトラックで輸送することを提案している。平らなシートを溶接して長いストリップを形成できます。 これらのコイルまたはストリップは、角度を付けた曲げ機械に供給され、らせん状に曲げられ、鋼が回転するにつれて接合線に沿って連続的に溶接されます。 以下のビデオでわかるように、プロセスの多くは自動化されています。

その結果、全長のタワー、あるいは物流上容易であれば短いセクションが標準的な工場よりも 10 倍の速さで量産され、人的資源を最大 80% 削減できるとキーストーン氏は述べています。 スパイラル溶接された塔に使用される基礎にも節約効果がある可能性があります。 工場は1カ月ほどで稼働し、現場で作ることにより、工場で作って出荷するのでは橋の下に入らないような大径の部分も作ることができます。

ロイター通信によると、この輸送制限により現在は最大直径が4.3メートル（14フィート）に抑えられ、タワーの高さは約80メートル（262フィート）に制限されている。 Keystone のテクノロジーは、直径 7 m (23 フィート) を超えるタワー、高さ 180 m (590 フィート) 以上のタワーの製造まで拡張できます。 そのため、陸上風力発電所は、より長いブレードを備えたより高いタワーを稼働させ、より大きなタービンを駆動し、より多くのエネルギーを生産することができます。

スパイラル溶接はパイプラインの製造において確立された技術であるため、これらの長いチューブセクションの作成と品質検査のプロセスはすでに証明されています。 キーストーンによれば、これにより「疲労と座屈性能が向上」し、より少ない鋼材を使用して所定の高さのタワーを製造できるようになるという。 また、製造工場は基本的に移動式であるため、ドックの隣に一時的に工場を設置し、数十のセクションまたはタワー全体を海上設置することも簡単です。

移動工場ユニットはキーストーンの劇の重要な部分であるが、同社はテキサス州に独自の製造施設も設立しており、ゼネラル・エレクトリック・リニューアブル・エナジーと協力して、この工場から初のライブ・インスタレーション用のタワーを製造した。

この最初の製品は、GE の 2.8-127 タービン用の 89 m (292 フィート) スパイラル溶接タワーです。 40 年の耐用年数が認定されているこのタワーは、GE の標準タワーと簡単に交換できるように設計されています。 それはおそらく、商業規模での優れた事例研究を提供してくれるでしょう。

確かに、キーストーンは現時点では小規模な事業であり、主に米国政府の補助金で存続している。 この種の製造業では、顧客に大幅なコスト削減を約束する前に、規模の経済を働かせる必要があります。 しかし、タワーは完成した風力タービンのコストの重要な部分を占めていることは明らかであり、サイズと出力の関係における制限要因でもあるため、キーストーンのスパイラル溶接技術は再生可能エネルギーのコストを動かす強力な手段となる可能性がある。

出典: リチャージ経由の Keystone Tower Systems