GE installiert die weltweit erste Spirale

Die stärksten Winde wehen tendenziell höher, aber wie diese Studie aus dem Jahr 2022 zeigt, bedeuten höher angebrachte Turbinen, die stärkeren Wind abfangen, nicht unbedingt die niedrigsten Energiekosten. Wenn man die Kosten für stärkere Fundamente und höhere, stabilere Türme berücksichtigt, führt alles über 120 m (394 ft) tendenziell zu einem höheren Strompreis – und das ist in einem so preissensiblen Markt wie dem Energiemarkt eine schlechte Nachricht.

Etwa die Hälfte der Levelized Cost of Energy (LCoE) einer durchschnittlichen kommerziellen Windenergieanlage stammt laut NREL direkt aus den Kosten der Windturbinen selbst. Davon steckt fast die Hälfte des Geldes in der Gondel an der Spitze, der Rest verteilt sich auf die Rotoren, die etwa 13,7 % zum Gesamtstromkostenbeitrag beitragen, und auf den Turm selbst, der etwa 10,3 % ausmacht.

Wenn die Türme jedoch größer werden, steigt ihr Anteil an den Investitionsausgaben (Investitionsausgaben) im Voraus überproportional. Ein 110 m (361 Fuß) hoher Turm könnte 20 % der Investitionskosten eines Projekts ausmachen, während ein 150 m (492 Fuß) hoher Turm 29 % der Kosten ausmacht. Ganz zu schweigen von den zusätzlichen logistischen Problemen, die der Umgang mit riesigen Maschinen wie dieser mit sich bringt.

Keystone gibt an, über eine Turmbaulösung zu verfügen, die den Preis großer Türme so niedrig senkt, dass sie „Windenergie zur kostengünstigsten verfügbaren Stromquelle macht, nicht nur in den offenen Ebenen, sondern auf der ganzen Welt“.

Die Idee ist einfach genug; Anstatt eine Reihe zylindrischer „Dosen“ herzustellen, sie per Lastwagen zum Turbinenstandort zu transportieren und zusammenzuschweißen, um die endgültige Turmstruktur zu schaffen, schlägt Keystone vor, schnell kleine Produktionsanlagen vor Ort zu bauen und dann Stahlspulen in großen Mengen oder sogar per Lastwagen zu transportieren flache Bleche, die zu längeren Streifen zusammengeschweißt werden können. Diese Spulen oder Bänder werden Winkelbiegemaschinen zugeführt, die sie in eine Spiralform biegen, die beim Drehen des Stahls kontinuierlich entlang der Verbindungslinie zusammengeschweißt wird. Ein Großteil des Prozesses ist automatisiert, wie Sie im Video unten sehen können.

Das Ergebnis, sagt Keystone, sind Türme voller Länge oder kürzere Abschnitte, wenn das logistisch einfacher ist, die zehnmal schneller produziert werden als eine Standardfabrik und bis zu 80 % weniger Arbeitskräfte verbrauchen. Auch bei den Fundamenten spiralgeschweißter Türme können Einsparungen erzielt werden. Die Fabrik kann innerhalb von etwa einem Monat betriebsbereit sein, und der Bau vor Ort bedeutet, dass Sie die Art von Abschnitten mit großem Durchmesser herstellen können, die einfach nicht unter Brücken passen würden, wenn Sie sie in einer Fabrik herstellen und versenden würden.

Diese Transportbeschränkung hält laut Reuters derzeit den maximalen Durchmesser auf 4,3 m (14 Fuß) und begrenzt die Turmhöhe auf etwa 80 m (262 Fuß). Die Technologie von Keystone lässt sich skalieren, um Türme mit einem Durchmesser von über 7 m (23 Fuß) und einer Höhe von bis zu 180 m (590 Fuß) zu produzieren. So können Onshore-Windparks höhere Türme mit längeren Rotorblättern betreiben, größere Turbinen antreiben und mehr Energie produzieren.

Das Spiralschweißen ist eine etablierte Technologie bei der Herstellung von Rohrleitungen, daher hat sich der Prozess der Herstellung und Qualitätsprüfung dieser langen Rohrabschnitte bereits bewährt. Laut Keystone führt dies auch zu einer „besseren Ermüdungs- und Knickleistung“, sodass Türme einer bestimmten Höhe mit weniger Stahl hergestellt werden können. Und da die Produktionsanlage im Wesentlichen mobil ist, ist es einfach, eine vorübergehend neben einem Dock zu platzieren und Dutzende Abschnitte oder ganze Türme für Offshore-Installationen herauszuschießen.

Während die mobile Fabrikeinheit ein wichtiger Teil des Spiels von Keystone ist, hat das Unternehmen auch eine eigene Produktionsstätte in Texas eingerichtet und von dieser Fabrik aus in Zusammenarbeit mit General Electric Renewable Energy den Turm für seine erste Live-Installation produziert.

Bei diesem ersten Produkt handelt es sich um einen spiralgeschweißten 89 m (292 Fuß) hohen Turm für die 2.8-127-Turbine von GE. Der Turm ist für eine Lebensdauer von 40 Jahren zertifiziert und als einfacher Ersatz für die Standardtürme von GE konzipiert. Es wird vermutlich eine gute Fallstudie im kommerziellen Maßstab liefern, von der aus man fortfahren kann.

Sicherlich ist Keystone derzeit ein kleines Unternehmen, das größtenteils von Zuschüssen der US-Regierung lebt. Bei dieser Art der Fertigung müssen Skaleneffekte zum Tragen kommen, bevor man den Kunden große Einsparungen versprechen kann. Aber der Turm macht eindeutig einen erheblichen Teil der Kosten einer fertigen Windkraftanlage aus und ist außerdem ein einschränkender Faktor in der Größen-Leistungs-Gleichung, sodass die Spiralschweißtechnik von Keystone dennoch zu einem starken Hebel werden könnte, um die Kosten für erneuerbare Energien zu verschieben.

Quelle: Keystone Tower Systems über Recharge