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世界關注：1兆瓦浮動垂直軸風力渦輪機將在挪威沿海部署

2022-09-13 15:45:06 來源：cnBeta.COM

近期，瑞典公司SeaTwirl稱它的浮動垂直軸風力渦輪機可以大大降低深海風能的成本，它已經跟Westcon簽署了一項協議以在挪威建造和部署一個商業規模的1兆瓦渦輪機。

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深海風能是實現脫碳的一個巨大的可再生能源機會，但就目前的情況來看，它是相當得昂貴，以至于要把它做成一個生意是一件很難的事情。

問題的一部分在于技術本身。根據該領域的創新者的說法，現在的風扇式海上風力渦輪機是圍繞著岸上的設計和陸上的思維而建造，而這些設計和思維在深海中根本就不可能具有成本效益。這里有一個巨大的機會，其可以用根本不同的設計來顛覆一個看起來相當病態的行業、從海上風電場提供巨大的廉價能源并通過這種方式為清潔能源革命做出巨大貢獻。

瑞典公司SeaTwirl已經存在了一段時間。該公司于2012年基于2007年首次制作原型和測試的想法正式成立，自2015年起在瑞典Lysekil海岸安裝了一個30千瓦的小型浮動渦輪機技術測試版本--S1。它可以升到水線13米上、降到水線18米下，已經連接到電網并發電七年之久，另外還已經證明其有能力承受颶風級別的風和浪。

SeaTwirl將其設計描述為簡單而堅固。它是一個垂直軸風力渦輪機(VAWT)--一個旋轉的圓柱體而非今天傳統使用的類似風車的水平軸風力渦輪機(HAWTs)。由于一些原因，垂直軸風力渦輪機是一種很有前景的海上漂浮風力技術。

首先，它們可以接受并利用來自各個方向的風，所以它們不需要像HAWTs那樣需要沉重、昂貴的系統來將它們指向微風中。其次，它們可以在水線或水線以下運行其發電機。HAWTs需要將這些沉重的設備安裝在其支撐塔的頂部，即主軸所在的地方，這就形成了頭重腳輕的設計，而這意味著需要極強的塔架強度和水面以下的巨大配重來保持其直立性。更多的強度等同于更多的材料及更多的成本。

第三，它們可以比HAWTs部署得更近，這是因為它們在下風處產生最小的尾流效應。HAWTs需要間隔更遠并減少了特定項目區域的收益。

SeaTwirl的設計是將三個預警器葉片剛性地安裝在一個長的、具有低重心的浮力桿上，底部則有一個作為龍骨的重物。它坐落在一個靜態的發電機環中，該環被固定在海底。整個桿子會在葉片的帶動下旋轉，發電機負責收集能量并通過電纜將其送回岸上。

由于主塔本身具有浮力并通過龍骨或多或少地保持直立，所以發電機的軸承不必承擔整個結構的重量。這也意味著,它們可以更小、更輕、更便宜。就像其他的VAWT設計一樣，維護應該比HAWT更容易和更便宜，因為需要工作的部分位于海平面附近而不是在巨大的塔頂上。因此，這些設備可以在不需要昂貴的起重船的情況下完成維護。

現在，SeaTwirl正在準備建造其第一個1兆瓦的版本，作為其第一個商業產品的試點。該公司已經跟近海、能源和海事供應商Westcon簽署了一份意向書以此在挪威的Bokn附近建造和部署其第一個S2x型號的渦輪機。預計它將在2023年的某個時候投入使用，測試期為5年左右。

S2x要大得多--SeaTwirl將其描述為S1的約30倍。它將達到離水面約55米的高度，其中心桿將能下降到80米的深度。因此，它需要在深水中運行。SeaTwirl建議，如果不想把它撞到海床上那么至少要100米。如果風速超過25米/秒，它就會切斷電源，但它的設計可以承受高達50米/秒的極端風速，這相當于二類颶風的上限。該公司稱，它的使用壽命應該在25-30年左右。

那么這些東西的資金方面是怎樣的？SeaTwirl在過去曾說過，1MW的渦輪機將立即具有競爭力。

至少在幾年前的一份以投資者為中心的演示文稿中寫道，“經過第三方驗證的分析，表明S2 VAWT將能以低于50歐元/MWh的成熟低能耗生產能源。”

這的確是一個巨大的飛躍，使得海上浮動風電的成本更接近于陸上風電。當然，這些數字在不確定的2020年代末的經濟中是否站得住腳還有待觀察。

風能領域的每個人都把規模作為進一步降低成本的方法，SeaTwirl指出，除了S2x之外，它正在研究6-10兆瓦的后續設備，也許到2025年。該公司認為，這些東西的規模將達到30兆瓦--幾乎是今天最大的高壓水槍容量的兩倍。

在這方面需要一些說服力--不是說它可以做到，而是說在經濟層面上可以做到。1兆瓦的S2x浮筒已經需要一個135米長的軸--一端有很重的重量。建造它、把它放入水中，拖到它的位置并部署，這已經是一個地獄般的物流命題了。SeaTwirl稱它還沒有準備好談論其安裝方法，只是表示不打算使用深水港。但這絕對將是成本的一個關鍵部分。擴大到10倍或30倍的容量，目前還不清楚這些東西會變得多大、多重或設備和物流成本會膨脹到什么程度。

跟World Wide Wind的建議相比，這是一個更簡單、更不雄心勃勃的方法，即部署雙堆疊、逆向旋轉的VAWT以獲得雙倍的功率。但SeaTwirl在執行上領先數年，它似乎有信心能夠提供一個相當相似的LCoE，并且如果一切按計劃進行，那么它將在明年的某個時候在水中證明自己具有適當的、與商業相關的規模。

深海風能的高價格加上材料和模擬的進步可能會提供一個條件，從而使VAWT最終在清潔能源領域找到自己的位置。但這肯定會是一個挑戰，在深海中開發任何東西都比在陸地上開發要困難得多，所有的磨合問題和艱難的教訓都將使SeaTwirl的成本更高。但這臺機器將有機會證明它的價值。

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