Tulevaisuuden energiaratkaisujen testaus

Koska tuulivoima KEHITTYY NOPEASTI koko maailmassa, Yhdysvaltojen hallitus suunnittelee maan tuotannon laajentamista 35 gigawatista yli 300 gigawattiin, mikä vastaa 270 keskikokoista ydinvoimalaa. Etelä-Carolinassa Clemsonin yliopistossa sijaitsevalla uudella testauskeskuksella on ratkaiseva merkitys tämän tavoitteen saavuttamisessa. Ensiksi siellä testataan jopa 15 megawatin (MW) turbiinin prototyyppiä jokaisella tuulen vahvuudella sisältäen hurrikaanit. Tosiseikka, että nykyiset keskitason tuuliturbiinit tuottavat 3–7 MW, osoittaa testauslaitoksen tehon.

”Meidän ei tarvitse odotta vuosisadan myrskyä”, Saksan Augsburgissa sijaitsevan RTS:n projektipäällikkö Jens Schneider sanoo. ”Koestuslaitteet simuloivat äärimmäisiä olosuhteita muutaman kuukauden ajan, ja valmistajat säästävät satoja miljoonia dollareita löytäessään heikot kohdat ennen uusien järjestelmien käyttöönottoa. Ajan ja rahan säästöt ovat yksi syy, miksi testijärjestelmiemme suosio on ampaissut pilviin viime aikoina.”

RTS sai toimeksiannon rakentaa kaksi koestuslaitetta, kun Clemsonin projekti lähti käyntiin muutama vuosi sitten. Yritys, RENK AG:n tytäryhtiö, on kehittänyt ja valmistanut korkealuokkaisia testilaitteita vaihteille, käyttölaitteilla ja kokonaisille ajoneuvoille 1960-luvulta lähtien.

Clemsonin projekti on suurin yksittäinen toimeksianto yrityksen historiassa, ja RTS lisäsi henkilökuntaa sen Mooresvillen ja Augsburgin toimipaikoissa voidakseen täyttää vaatimukset. Se suunnitteli kaksi koestuslaitetta: 15 MW:n laitteen, jossa on täysin dynaaminen kuormitussovellus ja joka käyttää hydraulisia sylintereitä ja 11 000 hevosvoiman moottoria siirtämään voiman ja momentin turbiinin pyörivään akseliin, ja pienemmän laitteen korkeintaan 7,5 MW:n testauskohteille.

15 MW:n laite on 30 metriä pitkä, 13 metriä leveä ja 14 metriä korkea. Siitä lähtien kun tuulienergia aloitti voittokulkunsa 1980-luvulla, on testattu vain komponentteja, mutta näihin valtaviin koestuslaitteisiin voidaan yhdistää keskimäärin 300–400 tonnia painava turbiinin naselli ja soimuloida dynaamisia kuormituksia kuudella vapausakselilla. RTS lähetti 800 tonnia kompenentteja Yhdysvaltoihin sisältäen Superboltin monipulttiset kiinnittimet ja laajenevat ruuvit.

”Tämä on huipputekniikkaa, jota käytetään uusien tuuliturbiinien testaukseen 30 seuraavan vuoden ajan”, Jens Schneider sanoo. ”Sen vuoksi tarvitsimme ruuviliitoksen, joka kestää tulevaisuuden tehokkaammat tuuliturbiinit yhtä lailla kuin nykyisetkin.”

874 Superboltin monipulttista kiinnitintä koosta M42 kokoon M125 varmistavat molempien koestuslaitteiden kaikkein kriittisimmät ruuviliitokset. Niistä suurimmat kiinnittävät laitteen yksiköt 6 000 tonnin betonialustaan. Ne pitävät huolen siitä, että koealustat ovat erillään päärakenteesta. Näin tärinät eivät pääse niihin eivätkä vaikuttamaan testituloksiin. Loput on kiinnitetty testialustan vaihteisiin testikohteen nopeuden hallintaa varten sekä tuulta simuloivan kuormitusyksikön akseliliitäntään.

”Näiden osien täytyy kestää äärimmäisiä dynaamisia kuormia, jotka toistavat merellä vallitsevia raakoja olosuhteita. Tarvitaan valtavia ruuveja pitämään kaikki koossa”, Jens Schneider selvittää. ”Perinteiset ruuvit vaativat raskaita hydraulisia vääntimiä kiristykseen ja poistoon. Superboltin tuotteet tarjoavat samat tai paremmat esijännitykset, mutta me voimme käyttää tavallisia käsityökaluja, jotka ovat huomattavsti joustavampia.”

”90 prosenttia koestuslaitteen komponenteista on valmistettu Augsburgissa, mutta siellä ei ollut tilaa koota ja testata koko laitteistoa”, Jens Schneider sanoo: ”Meillä oli vain yksi yritys onnistumiseen, ja Superboltin kiristimien ansiosta pystyimme asentamaan molemmat koestuslaitteet vain kuuden kuukauden sisällä.

Kun ensimmäiset tuuliturbiinitestit käynnistyivät Clemsonissa 2013, tuulivoimasta oli juuri tullut Yhdysvaltojen uuden sähkövoiman ensisijainen lähde, vaikka se vieläkin tuottaa vain 3,5 prosenttia koko kansan sähköstä eikä Yhdysvaltojen rannikolla ole tuulipuistoja. Tilanne voi muuttua odotettua nopeammin sellaisilla testilaitteilla kuin Clemsonin yliopistossa.

TIEDOT: Tuulivoima

Maailman tuulikapasiteetti:
>336 gigawattia (kattaa jopa 200 miljoonan kotitalouden nykyisen kulutuksen).

Roottorin keskimääräinen halkaisija:
97 m.

Navan keskimääräinen korkeus:
113 m.

Maailman suurin tuuliturbiini:
SeaTitan 10 MW (roottorin halkaisija: 190 m).

Maailman suurin tuulipuisto:
Gansun tuulipuisto Kiinassa (kapasiteetti: 6 000 MW).

Tuulivoiman johtava maa:
Tanska (33 prosenttia sähköstä on tuulivoimasta).

Superboltin liiketoimintaedut

• Kestää äärimmäisiä dynaamisia kuormituksia irtoamatta.
• Kiristäminen ja irrottaminen mahdollista tavallisilla käsityökaluilla.
• Helppo asennus paikan päällä.