Wind Catching Systems 开发了浮动式海上风电技术,Wind Catching Systems 总部位于挪威奥斯陆,其主要所有者是 Ferd 和 North Energy。
Wind Catching Systems 公司正与主要工程承包商的 Aibel 和能源技术研究所合作进行能源生产。
挪威的 Wind Catching Systems 公司正在开发一个名为 Windcatcher 的漂浮式海上风电场,它的高度接近 300 米,与埃菲尔铁塔大致相同。
Windcatcher 系统将由堆叠在一个框架中的一百多个涡轮机组成。它可以为80,000个家庭提供足够的电力。
普通的风力发电原理是:利用风力带动3片巨型扇叶旋转,再通过增速机将旋转的速度提升,来带动发电机发电。
但是扇叶风力发电机的缺点是,体型巨大占地方,费用高都是千万起步,噪声和电磁污染对人体有很大伤害,旋转的叶片会击中鸟类,每年最少50万只各种鸟类因此丧命。
传统的3叶片风力发电机发电,需要1年中有持续的来自某一方向的风,并且要有足够的占地面积,足够宽的安全距离才能进行发电。
大多数海上风力涡轮机设计为放置在浅水中的固定基础上,不过它们巨大的叶片往往会在被控制在每秒 11 米左右的风速下。但是 Windcatcher 的浮动涡轮机,却可以利用发生在更远海域的强风产生的更大能量。
Windcatcher 通过使用大量较小的叶片来解决这个问题。这些小叶片不仅能够驾驭更快的风,而且每分钟比更大的叶片旋转更多,产生更多的能量。
将小叶片涡轮机并排放置在框架中还允许 Windcatcher 使用“多旋翼效应”,其中每个小叶片涡轮机产生的湍流可以被周围的涡轮机利用。这也有助于最大化每个结构可以产生的能量。
Wind Catching Systems 首席执行官 Ole Heggheim 解释说: “Windcatcher 通过让一台装置产生多达五倍能量的装置,可以节省四个常规大叶片风力涡轮机。我们可以在岸边建造我们的 Windcatchers,然后将它们拖到指定的发电位置,而对于传统的风力涡轮机,却通常需要专门的船只在海上进行安装。”
尽管海上风电相对于化石燃料而言相对昂贵,但能源行业的专家一直在开发更高效和降低成本的新创新。
最近一些开发项目包括静音风力涡轮和轻型便携式风力涡轮机。Windcatcher 颠覆性技术使漂浮风电成为一种具有竞争力的能源。
Wind Catching Systems 表示,Windcatcher 每年可产生高达 400 GWh 的能量。相比之下,最大的单个浮动涡轮机产生的 80 吉瓦时。
Windcatchers 的单台的生产和安装成本,也低于总共五台 80 吉瓦时的固定涡轮机。它们的使用寿命也将显着延长,并且更易于维修。所有这些结合在一起意味着使用 Windcatcher 设计,可以显着降低风力发电成本。
不管是风力还是光伏发电,这些新能源现在都把利用场地转向了水面,毕竟陆地面积有限,广阔的水面有更大的开发空间和更低的成本优势。
漂浮式水上光伏是指在水塘、小型湖泊、水库、蓄水池等水上建立漂浮式光伏电站,以解决传统光伏发电占地面积大的问题。
漂浮式水上光伏电站的硬件组成部分主要为光伏面板、汇流箱、逆变设备、变压器、集电线路、聚乙烯浮体架台等。
目前日本、印度、巴西以及一些欧洲国家都在大力发展漂浮式水上光伏,中国起步较晚,但也在着手发展此类项目。下面略谈一下漂浮式水上光伏相对于常规的陆上光伏存在的优劣势。
漂浮式水上光伏主要存在以下优势:
1、节约用地:建立在水面上,不占用土地资源,可减少征地费用。
2、提高发电量:水体对光伏组件有冷却效应,可以抑制组件表面温度上升,从而获得更高的发电量。根据日本兵库县大型水上光伏电站实验对比分析,由于水面的冷却效果,电池板发电量增加约14%。
3、减少蒸发和藻类繁殖:将太阳能电池板覆盖在水面上,理论上可减少水面蒸发量,抑制水中藻类繁殖,有利于水资源的保护。
4、运营维护方便:光伏电站建立在水中,可以减少灰尘对组件的污染,且方便组件清洗,同时闲杂人员与动物难以接近组件,可有效防止人员及动物对组件的破坏。
5、旅游效益:辽阔的水面上整齐排列的光伏组件,可以作为一项具有特色的景点,成为该区域的一道景观,带来旅游效益。
6、避免组件遮光:对比陆地,水面相对开阔,可以有效避免山体、树林等对组件的遮挡,太阳能照射面积均匀且光照时间长。
7、降低跟踪系统成本:组件角度、间距一致,方便太阳能跟踪系统的安装和运行,不需要对每块电池板安装双轴跟踪系统,大大减少跟踪系统成本。
8、节约成本:不需要组件基础和支架,节省基础和支架造价,节约成本。
9、消纳方便:建于距离村庄、城市较近的水域,可以就近消纳,减少并网难、限电等不利因素,提高效率。
漂浮式水上光伏也存在一些劣势:
1、漂浮设备要求高:漂浮式水上光伏需要漂浮设备支撑光伏电池板,浮体架台对抗腐蚀性能、低密度、抗冻胀、抗风浪、寿命、承载能力等均要求较高。
2、选址要求高:漂浮式水上光伏电场场址宜选在面积较广、径流稳定、风速低、光照条件好、水位变化较小、开发条件较好、无大规模航运、生态非敏感区等水域。
3、不确定因素多:大风、水位、结冰等因素对其影响较大,同时需监测光伏组件对水质、水中鱼类、植物等有无不利影响。
4、施工难度大:施工过程需考虑较多因素,水上作业很难大量使用重型机械等进行高效率施工,工序相对要求更多,工期也相应增长。需要潜水或在船上的作业很多。船上作业要考虑平衡性和安全性,也不能损坏水池堤坝等设施。
漂浮式光伏适用于广阔的水域,且对水体没有破坏性,环保,节省基础成本,施工周期短。
与传统的陆地光伏电站相比,漂浮式光伏电站具有不占用土地资源、减少水量蒸发、遮挡阳光抑制藻类生长的作用。同时,水体还可帮助光伏组件及电缆“降温”并显著提高发电效率。