Offshore-Wind: Power Conversion aus einer Hand

Optimierter Antrieb: Fred Olsen Ocean's Brave Tern. Bild: Handout / Fred Olsen

China-Herausforderung: Die Switch-Präsenz in China umfasst diesen Standort in Luan. Bild mit freundlicher Genehmigung von Yaskawa The Switch

Dual-Use: Ein Marine-Permanentmagnetmotor von The Switch. Bild mit freundlicher Genehmigung von The Switch

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Die Vereinigten Staaten und China stehen kurz vor dem Beginn ihres jeweiligen Offshore-Windaufbaus. Die Netzbetreiber, die sich über die Effizienz ihrer Turbinen oder die Einhaltung der Abgasvorschriften für ihre Windschiffe Gedanken machen, werden sich darüber freuen, dass sie mit jemandem sprechen können. Yaskawa's The Switch - das europäische Umwelttechnologie-Geschäft eines japanischen Industriekonzerns - bietet Windenergie-Shopping aus einer Hand. Wie beim Versand können Sie Permanentmagnetgeneratoren, -antriebe und -umrichter für Ihre Windkraftanlagen bestellen. Nimm das Herz. Der Jargon ist der selbe.

Yaskawas The Switch ist ideal für die Hybridisierung von Schiffen oder die Umwandlung von Strom aus Windkraftanlagen geeignet. In den USA haben sie in aller Stille ein 500-Millionen-Dollar-Geschäft mit Niederspannungs- und Mittelspannungsantrieben aufgebaut, wobei einige Verkäufe von Solarwechselrichtern an der Seite standen.

In der Nordsee bekannt für Permanentmagnetgeneratoren und Frequenzumrichter für Windturbinen sowie für Schiffskraft- und Schiffsantriebe. Die Spezialität von The Switch besteht darin, dass die Generatorwelle auf die Propellerwelle trifft und effiziente Antriebe für Leistungen von 0,5 kW bis 11 MW bietet.

Die Permanentmagnet-Schiffsmaschinen können als Generatorsätze oder Motoren verwendet werden. Neue Antriebe werden mit Konfigurationen geliefert, die auf ein Mobiltelefon heruntergeladen werden können und den Weg des Reeders zur batteriebetriebenen Hybridisierung darstellen. Als Yaskawa das Unternehmen 2018 kaufte, war dies Teil der Faszination von Wartsilas Power Drives Division, die jetzt The Switch heißt: Das gekaufte Geschäft bot Waage, Hochspannungsantriebe, maritimes Know-how und „Green Tech“. Nach der Übernahme war The Switch auf die Lieferung von Windturbinenantrieben und Schiffswellengeneratoren ausgerichtet, als Wartsila das Unternehmen an Yaskawa verkaufte, das über Generatoren mit geringerer Kapazität und eine große Auswahl an Industrieprodukten, einschließlich eigener Antriebe, verfügte.

Unglaublicherweise kann man über Permanentmagnetgeneratoren und Frequenzumrichter für Windkraftanlagen und Schiffe sprechen, wenn man alles aus einer Hand möchte: „Im Allgemeinen ist die Technologie ziemlich ähnlich. Wir passen die Technologie jedoch an die jeweilige Endanwendung an “, sagte Ville Parpala, Director Product Marketing für Marinelösungen bei The Switch.

„Einige Anforderungen sind für die Schifffahrt unterschiedlich. Beispielsweise gibt es Unterschiede für das Kühlsystem. Marineanwendungen können zum Beispiel Süßwasser verwenden, aber der Wind benötigt Lösungen mit geschlossenem Kreislauf. Die Generatordrehzahl ist ebenfalls unterschiedlich und für Schiffsanwendungen ist mehr Redundanz erforderlich.

Eine ähnliche Diskussion
„Es gibt auch verschiedene Vorschriften, wie die strengen Klassifizierungen für die Schifffahrt. Aber am Ende sind Marine und Wind sehr ähnlich. Bei Wind ist das Ziel, möglichst viel hochwertigen Strom ins Netz zu bringen. In der Schifffahrt besteht das Ziel darin, die Betriebskosten und den Kraftstoffverbrauch zu senken. “
Abgesehen von Ähnlichkeiten ist der Zeitpunkt für die Ausweitung der globalen Reichweite des Unternehmens zu Beginn der Offshore-Expansion der USA - und anscheinend auch Chinas - perfekt. Schätzungen zufolge wartet allein die US-amerikanische Offshore-Windindustrie, die sich noch in der Planungs- und Akquisitionsphase befindet, auf einen Markt im Wert von 70 Milliarden US-Dollar. Nach Angaben des World Watch Institute hofft China, bis 2050 zu 40 Prozent windgetrieben zu sein.

Yaskawa Environmental Energy, zu dem The Switch gehört, ist die Kombination eines robotergeistigen, hauptsächlich Niederspannungs-Industriekonzerns mit einem Hochspannungs-Schiffsstromversorgungsunternehmen, das allein in China Konverter für über 6.000 Windturbinen geliefert hat. Das neue Unternehmen in Yaskawa hat auch begonnen, einen Teil der norwegischen Offshore-Flotte mit elektrischen Antrieben von mehreren Megawatt auszurüsten und gleichzeitig die ersten Hochleistungs-Offshore-Serviceschiffe auszurüsten.

Mit der weltweiten Verlagerung hin zur Installation größerer Windturbinen spielt der Windpark und die Windfördermaschine in den USA und in China eine wichtige Rolle. Der Switch - mit seinen PM-Maschinen und -Wandlern für Anwendungen von 500 kW bis 8,0 MW - und die Mittelspannungswandler von Yaskawa erfüllen diese Herausforderung.
Optimale Leistung: Ein Windkraft-Permanentmagnet-Generator bei The Switch in Deyang. Bild mit freundlicher Genehmigung von Yaskawa The Switch
Marinemaßstab Bei der ersten Begegnung mit großen Offshore-Turbinen vor der Ostküste der USA war der Standort der 15.000 GT Brave Tern von Fred Olsen Wind Carrier ein ernüchternder Anblick für diejenigen, die das Schiff gesehen hatten allererste Turbinenbaugruppen mit kleineren Behältern. Diese ersten Installationen waren angesichts der Größe der verwendeten Schiffe gewagt.
"In der Marine hängt das Leben der Menschen davon ab, was Sie tun", sagte Parpala. „Bei Wind verlassen sich die Menschen auf die Qualität Ihrer Lieferungen. In einer hochelektrischen Welt ist es wichtig, jederzeit eine hohe Zuverlässigkeit zu haben. “

Zufälligerweise wurde dieses bahnbrechende Schiff von Fred Olsen, das derzeit in Großbritannien im Einsatz ist, von The Switch ausgerüstet. Abgesehen von seinen umfangreichen technischen Daten und Kränen verwendet die Brave Tern eine dynamische Positionierung, die es den Schiffen ermöglicht, um die Windturbinen herum zu arbeiten, ohne ankern zu müssen.
In den Jahren 2012 und 2013 lieferte The Switch die Antriebe für die Antriebsmaschinen von Brave Tern und Bold Tern. Während des Baus der Lamprell-Werft in Dubai wurden die drei Motoren, die von einem anderen Zulieferer stammten, durch die Lieferung von drei 3.800-kW-Antrieben von The Switch ergänzt. drei 2.700-kW-Tunneltriebwerke und selbstverständlich ein Gleichstrom-Hub für jedes Schiff.

Zukünftige Windschiffe werden voraussichtlich einer zunehmenden Umweltprüfung unterzogen und müssen voraussichtlich eines Tages als Hybriden eingesetzt werden. Neue Windspieler sind häufig nationale Netzmanager, die sich genau wegen des grünen Fußabdrucks mit Wind befassen. Sogar etablierte Akteure mit Wurzeln im Öl wie Equinor sind dafür bekannt, dass sie von ihren Schiffslieferanten auf umweltfreundlichere Energie bestehen.

„Unsere Antriebe passen sehr gut zu Turbineninstallationsschiffen“, erklärte Parpala, dass spezialisierte Crew-Transportschiffe im Allgemeinen zu klein für die Multi-Megawatt-Ausrüstungsklasse des Unternehmens sind.

„Grundsätzlich passen wir immer dann gut zusammen, wenn eine dynamische Positionierung erforderlich ist. Unsere elektrischen Antriebe und Wandler sind ideal für alle Hybridschiffe, insbesondere für Schiffe mit DP2 oder DP3, was für Windversorgungsschiffe wichtig ist. Unsere Antriebsprodukte sind dafür bereits ausgelegt und ausgeliefert.
„Der Nutzen unserer DC-Hubs und (Electronic Bus Link oder EBLs) sowie unserer Antriebe besteht darin, dass Sie Batterien für eine höhere Hubkapazität verwenden können“, schlägt er erneut vor, dass künftig schwerere Turbinenaufzüge diese Flexibilität erfordern könnten .

Nordseeriese
Das U-Boot der North Sea Shipping Company, North Sea Giant (Baujahr 2011), ist eine Nachrüstreferenz von Yaskawa, die kürzlich Schlagzeilen für eine Umrüstung gemacht hat, die ihm die Art von Leistungszuverlässigkeit und Energieeffizienz verleiht, die zukünftige Windschiffe benötigen werden.

Als wir Haugesund besuchten, führte der 18.000 GT North Sea Giant Seeversuche mit EBL durch, nachdem seine sechs 5-MW-Motoren, sein DP3 mit variabler Drehzahl und drei Hybridisierungssysteme an Bord, die die volle Schiffsleistung auf einem liefern können, nachgerüstet wurden Motor, falls erforderlich.

Wie jedes Offshore-Windenergieanlagen-Installationsschiff oder jede Kabelschicht benötigte der Riese Redundanz. Strengere Regeln für das Energiemanagement erforderten Effizienz, daher wurden die drei DC-Hubs und EBLs für Batterieschleifen installiert. Ein Hilfsgenerator fügte die variable Drehzahl hinzu. "Es ist ein Gamechanger für den Betrieb mit einem einzigen Motor (oder nur mit DP 3)", sagte Cato Espero, Vertriebsleiter für Skandinavien bei Wärtsilä. Er fügt hinzu, dass der Nordseeriese zwei Millionen Liter Kraftstoff pro Jahr für seine Besitzer einsparen wird, etwa 2000 Autos pro Jahr. Seine sechs Motoren können zu dritt laufen, und seine drei Batteriepacks ähneln dem Fred Olsen Wind-Carrier Jack-Up-Schiff. „Ein elektrischer Busschalter für ihr Schiff senkt die Kosten für Betrieb und Kraftstoff um 50 Prozent und ermöglicht es den drei verschiedenen Hybridsystemen, als ein einziges System zu arbeiten.“

In Norwegen bietet die Regierung natürlich Gelder für den Umbau zu umweltfreundlicherer Energie an, weshalb die Eigentümer nicht die vollen Kosten tragen. Es ist ein nationaler Antrieb, und "Reeder sagen, die Schiffe sollten leicht auf neuen Treibstoff umzustellen sein", sagte Parpala.

China bietet
Während alle derzeitigen Kunden von The Switch für den Umbau von Schiffsantrieben Norweger sind, sind Kunden, die die Konverter des Unternehmens für Windturbinen kaufen, hauptsächlich Chinesen und Dänen. Die chinesischen Werke produzieren Komponenten für chinesische Windkraftanlagen an Land. Sie sollen auch Antriebe für Windschiffe und Offshore-Windenergieanlagen kaufen.

"Die Chinesen sind schnell dabei, neue Technologien einzuführen", versichert Parpala, eine zuversichtliche Anspielung auf den Ausbau der chinesischen Wertschöpfungskette für Windenergie. „Seit der Gründung unseres Unternehmens im Jahr 2006 haben wir in China 6.000 Umrichter für Onshore-Turbinen ausgeliefert. Einer unserer wichtigsten chinesischen Kunden hat auch unsere Konverter vor der Küste ", fügt er hinzu," aber wir haben noch keine Ausrüstung für die Schifffahrt hergestellt. "

Der Switch war an mehreren Standorten in China in lokaler Fertigung, bevor das Outfit von Yaskawa übernommen wurde. In Hangzhou arbeiten die Mitarbeiter von The Switch mit dem finnischen Vertragshersteller und Systemlieferanten Scanfil zusammen, wo sie Stromrichter für Windkraftanlagen herstellen. Eine Fabrik in Lu'an stellt Konverterkomponenten her. In Peking und Hongkong befinden sich die Verkaufs- und Kundendienstbüros von The Switch.

Auf die Frage, ob schwimmende Windparks wie HyWind eine andere Herausforderung darstellten, sagt Parpala: „Im Allgemeinen spielt es keine Rolle, ob sie schwimmende oder feste Fundamente sind, es gibt keinen großen Unterschied in Bezug auf die Generatorauslegung. Einige unserer Kunden haben schwimmende Projekte. “