미래 에너지 솔루션 테스트

미국 클렘슨 대학의 오래된 조선소가 세계에서 가장 큰 풍력 에너지 테스트 센터로 바뀌었습니다. 독일 회사인 Renk Test System(RTS)은 모든 유형의 풍력을 시뮬레이션할 수 있는 세계에서 가장 강력한 풍력 터빈 테스트 장비가 포함된 시설을 공급했습니다.

풍력 에너지가 전 세계적으로 급속도로 발전함에 따라, 미국 정부는 국내 생산량을 기존 35GW에서 중형 원자력 발전소 270기에 해당하는 300GW 이상으로 확대할 계획입니다. 사우스 캐롤라이나에 있는 클렘슨 대학교의 새로운 테스트 센터는 이 목표를 달성하는 데 중요한 역할을 합니다. 처음으로, 허리케인을 포함한 모든 유형의 풍력으로 최대 15MW의 풍력 터빈 시제품을 테스트할 것입니다. 오늘날의 평균 풍력 터빈이 3-7MW를 생산한다는 사실은 테스트 시설의 전력을 나타냅니다.

독일 아우크스부르크 RTS의 프로젝트 매니저인 Jens Schneider는 "세기의 폭풍을 기다릴 필요가 없습니다."라고 말합니다. “이 장비는 몇 달 만에 가장 극한의 조건을 시뮬레이션하고 제조업체는 새 시스템을 구축하기 전에 취약점을 감지하여 수억 달러를 절약합니다. 시간과 비용 절감된 것이 최근 테스트 시스템에 대한 관심이 급증한 이유 중 하나입니다.”

RTS는 2년 전 클렘슨 프로젝트가 시작되었을 때 두 개의 테스트 스탠드를 건설하도록 의뢰받았습니다. RENK AG의 자회사인 이 회사는 1960년대부터 기어, 구동 부품 및 완성차를 위한 고급 테스트 시설을 개발 및 제조해 왔습니다.

클렘슨 프로젝트는 지금까지 회사 역사상 가장 큰 단일 계약이며 RTS는 요구 사항을 충족하기 위해 무어즈빌 및 아우크스부르크 지사에 인력을 추가하여 2개의 테스트 장비를 설계했습니다. 유압 실린더와 11,000마력 모터를 사용하여 터빈의 회전축에 힘과 모멘트를 전달하는 완전 동적 부하 애플리케이션이 있는 15MW 스탠드와 최대 7.5MW의 테스트 대상을 위한 소형 스탠드입니다.

15MW 장비는 길이 30m(98.5ft), 폭 13m(42.5ft), 높이 14m(46ft)입니다. 1980년대에 풍력 에너지가 시작된 이후로, 테스트는 구성 요소로 제한되었지만 이 거대한 테스트 장비를 통해 평균 중량이 300~400톤인 완전한 풍력 터빈 나셀을 테스트 베드에 부착하여 6개의 자유축의 동적 하중을 시뮬레이션할 수 있습니다. RTS는 슈퍼볼트(Superbolt) 멀티 잭볼트 텐셔너(Multi-jackbolt Tensioner) 및 익스팬션 볼트(Expansion Bolt)를 포함하여 800톤의 부품을 미국으로 운송했습니다.

"이것은 향후 30년 동안 새로운 풍력 터빈을 테스트하는 데 사용될 최첨단 기술입니다."라고 Jens Schneider는 말합니다. "오늘날의 풍력 터빈뿐만 아니라 미래의 더 강력한 풍력 터빈에 대처할 수 있는 강력한 볼트 체결 솔루션이 필요했습니다."

M42에서 M125까지 다양한 크기의 874 슈퍼볼트 MJT 및 익스팬션 볼트는 두 테스트 장비의 가장 중요한 볼트 연결부를 고정합니다. 가장 큰 것은 테스트 장비의 단일 장치를 6,000톤 콘크리트 기초에 고정하는 것입니다. 이렇게 하면 테스트 베드가 메인 구조물에서 분리되어 진동이 메인 구조물에 도달하는 것을 방지하고 테스트 결과에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있습니다. 나머지는 테스트 대상의 속도를 제어하는 테스트 베드 기어와 바람을 시뮬레이션하는 로드 유닛의 축 연결부에 장착됩니다.

Jens Schneider는 "이러한 부품은 극한의 동적 하중을 감당해야 하며, 가장 가혹한 해양 조건을 재현해야 하며 모든 것을 제자리에 유지하기 위해서는 거대한 볼트가 필요합니다."라고 설명합니다. “기존의 볼트는 체결하고 탈거하기 위해 무거운 유압 렌치가 필요합니다. 슈퍼볼트 제품은 동일하거나 높은 축력 수준을 제공하지만 훨씬 더 유연한 일반 수공구로 작업할 수 있습니다.”

"리그 구성품의 90%가 아우크스부르크에서 제조되었지만 이곳에는 전체 시설을 사전에 구축하고 테스트할 공간이 없었습니다."라고 Jens Schneider는 말합니다. “작업을 할 수 있는 기회는 단 한 번뿐이었고 슈퍼볼트 텐셔너를 사용하여 단 6개월 만에 두 장비를 모두 설치할 수 있었습니다.”

2013년 클렘슨 대학에서 첫 번째 풍력 터빈 테스트가 시작되면서 풍력은 미국의 새로운 전력의 주요 공급원이 되었지만 여전히 미국 전력의 3.5%만 생산하고 있으며 현재 미국 해안에는 해상 풍력 발전소가 없습니다. 이는 클렘슨 대학과 같은 테스트 시설을 통해 예상보다 빨리 바뀔 수 있습니다.

풍력 발전

전 세계 풍력 용량: >336기가와트(최대 2억 가구의 현재 수요 충족)

평균 로터 직경: 97m/318ft

평균 허브 높이: 113m/370ft

세계 최대 풍력 터빈: SeaTitan 10MW(로터 직경: 190m)

세계 최대의 풍력 발전소: 중국 간쑤 풍력 발전소(용량: 6,000MW)

선도적인 풍력 발전 국가: 덴마크(풍력 발전 전력의 33%)

슈퍼볼트(Superbolt)에 대한 사업 이점