DONG Energy사의 Gunfleet Sands 실험용 해상풍력발전 프로젝트는 지멘스(Siemens)사에서 제작한 6MW 용 풍력터빈으로 건설될 예정이다. 이번 프로젝트는 13미터 수심을 가진 영국 해안 8.5킬로미터(km) 길이로 건설될 것이다.

 

직류풍력터빈 사용에 관한 인허가 과정이 현재 진행되어왔으며, Gunfleet Sands 실험용 해상풍력발전 프로젝트는 2013년 봄에 처음으로 발전을 실시할 것으로 예상된다.

 

두 개의 프로토타입(prototype)은 이미 덴마크 육지에 설치되었으며, 덴마크공과대학교 (Danmarks Tekniske Universitet) 국립 풍력터빈 테스트 센터(test centre)에서 이를 담당하였다. 하지만, 이번 프로젝트는 6MW용 풍력터빈을 육상에서 검증한 최초의 것이다.

 

Renewable Energy World는 Siemens Wind Power사 최고기술관리자인 Henrik Stiesdal 이사와 이번 실험용 프로젝트와 지멘스와 DONG Energy사와의 계약, 그리고 풍력터빈 개발 과정에 대해 이야기를 나누었다.

 

● 테스트
실험용 프로젝트가 얼마나 오랫동안 진행될 것인지 물어보았을 때, Stiesdal 이사는 두 개의 풍력터빈들이 에너지를 생산하는 기계일 의도로 만들어진 것이라고 말하였다. 따라서 그것들의 수명주기는 풍력발전소가 가지고 있는 수명만큼 길 것이다. 예를 들어, 일반적으로 계획된 풍력발전소 수명주기는 20년이다. 6MW용 풍력터빈은 25년 수명주기를 목표로 설계되었다.

 

테스팅(testing)은 최초 2년간의 설치 기간 동안 진행될 것이라고 Stiesdal 이사는 말하였다. 그리고 좀 더 큰 풍력터빈들이 실제 해상조건에서도 그러한 성과를 올릴 수 있는지를 평가할 것이다. STiesdal 이사는 이러한 풍력터빈들이 상대적으로 가까운 거리를 두고 설치될 것이라는 점을 주의시켰다.

따라서 하나의 풍력터빈이 또 다른 풍력터빈의 순풍일 때 나타나는 바람의 조건을 검증할 것이다. 뿐만 아니라, 해상의 변형 조건(육상보다 좀 더 풍부함) 등도 검증될 것이다. 테스트들은 바람과 파도(육상에서는 절대 흉내를 낼 수 없는)의 패턴(pattern)에 대한 풍력터빈의 반응을 측정하게 될 것이다. 그리고 그것들이 해상 전력망에 연결되었을 때 어떻게 기능할 것인지를 알아보게 될 것이다.

 

또 다른 중요한 영역의 테스트는 풍력터빈과 관련된 제작환경일 것이라고 Stiesdal 이사는 말하였다. 풍력발전단지들이 더 먼 해상으로 나아가기 때문에 그것들을 유지보수하고 수리하는 사람들은 의료 지원이 일어날 수 있는 곳에서 약 100km 이상 떨어진 곳에서 일을 하게 된다.

 

이에 대해 Stiesdal 이사는 “풍력발전산업에서 풍력터빈의 레이아웃(layout)을 결정하는 기계공학적 요소가 존재한다. 그리고서 작업을 할 수 있는 고려사항이 더해지는 것이다. 우리는 6MW용 풍력터빈의 경우 상당히 다르게 이러한 것이 처해질 것이라고 믿고 있고 그렇게 하기 위해 노력하고 있다”고 말했다.

 

두 개의 Gunfleet 풍력터빈 역시 다양한 변화를 경험하게 될 것이며, 검증될 것이다. 지멘스는 프로토타입 기계를 만들었다. 예를 들어, 풍력터빈 꼭대기에 장착된 공랭식 냉각기는 풍력터빈 앞쪽 기관실 뒤쪽에서 옮겨질 것이다.

 

냉각기는 본래 풍력터빈 뒤쪽 끝에 설치되어왔다. 주로 전통적이고 미적인 이유로 인해 그러한 설치를 권유당하였다고 Stiesdal 이사는 말하였다. 하지만, 이는 테스트를 통해 만일 필요하다면 빠르고 종잡을 수 없는 수단을 만들기 위해 헬리콥터(helicopter) 능력을 잠재적으로 제한할 수 있다는 것을 보여준 이후 이동이 되었다.

 

뿐만 아니라, Stiesdal 이사는 풍력터빈의 수리를 위해 올라가야 하는 노동자들이 작업을 좀 더 쉽게 하게 만들기 위해 핸드레일(hand rail)에도 변화를 주었다고 말하였다. 뿐만 아니라, 수압식 크레인(crane)의 제거도 실시하였다. 왜냐하면, 머리 위 레일과 작은 승강기도 풍력터빈 유지보수 및 수리를 좀 더 똑똑하고 쉽게 해줄 것이라는 것을 발견했기 때문이다.

 

LONDON -- Construction on DONG Energy's Gunfleet Sands demonstration project, 8.5 km off the English coast in 13-metre waters, is now complete following the installation of two 6-MW Siemens wind turbines, the company has announced.

 

Work on commissioning the direct drive turbines has now begun and the demonstration project is expected to start generating electricity in spring 2013.
 
Two prototypes have already been installed onshore in Høvsøre and Østerild, Denmark, at DTU's national wind turbine test centre, but this project is the first time the 6-MW turbines have been tested offshore.
 
Renewable Energy World spoke with Henrik Stiesdal, chief technology officer at Siemens Wind Power, about the demonstration project, Siemens’ contract with DONG Energy, and the turbine development process.
 
● The Tests
When asked how long the demonstration project will run, Stiesdal said the two turbines are "intended to be energy-producing machines ? so their lifespan will be as long as the rest of the wind power plant", projected for 20 years. The 6-MW turbines are designed for a 25-year life.
 
Testing will proceed during the first two years of installation, said Stiesdal, and will measure how the larger machines perform in real-world conditions offshore. Stiesdal noted that the machines will be relatively closely spaced, so the wind conditions that arise when one turbine is downwind of another will be tested, as well as offshore wake conditions which are more pronounced than onshore. Tests will measure the turbines’ responses to wind and wave load patterns that cannot be replicated onshore, and how they will function when connected to an offshore grid.
 
Another important area for trial will be the working environment on the turbine, Stiesdal said. As wind farms move further offshore, the people who maintain and repair them are increasingly up to 100 km away from medical assistance and comforts. "In the wind industry there is often an element of hardcore mechanical engineering determining the layout of the machine, and then the working-place consideration is an add-on. We want to do things differently on the 6-MW," said Stiesdal.
 
The two Gunfleet turbines also test various changes Siemens has made to the prototype machines. For example, the air-to-liquid cooler atop the turbine was moved from the back of the nacelle to the front. The cooler was originally installed at the back end of the machine "mainly for traditional and cosmetic reasons," according to Stiesdal. But it was moved after tests showed that it could potentially restrict the ability of a helicopter pilot to make quick evasive maneuvers if necessary. Stiesdal also mentioned a change in hand rails to make it easier for workers to climb, and the elimination of the hydraulic crane as it was found that an overhead rail and a small hoist would do the job "smarter and easier".
 
● The Rollout
Siemens had previously signed a framework agreement with DONG Energy to deliver 300 of the 6-MW turbines for use in DONG’s projects in the U.K., many of which are proposed for deeper waters. The turbines are to be delivered between 2014 and 2017. "The agreement with Siemens will enable DONG Energy to install a significantly larger turbine from 2014 compared to the turbines we use today," said Paul Childs, DONG Energy Wind Power’s U.K. communications manager.
 
Stiesdal projects that a pilot series of between six and 10 machines will be installed this year in Denmark, Germany, the Netherlands and the U.K. Asked about previous projections of up to 50 turbines, he explained that "If you have too many you end up with a large fleet of machines that are not completely identical to the final serial ones." At the heart of Siemens’ development process, Steisdal said, is to make one to two prototypes and then a pilot series, the main purpose of which is to "get some operating hours" in order to gather comprehensive statistics on any operational issues. Delivery of the turbines will start in 2015-16, he said.
 
He also noted that the framework agreement is a master agreement which identifies a number of projects for which DONG expects to place orders with Siemens. It specifies only projects in the U.K., but "that is a coincidence, a timing issue," and he emphasised that Siemens will still have machines available for other companies.
 
● The Future
When asked whether Siemens expects to make any major revisions to the 6-MW turbine’s design, Stiesdal was emphatic: "No. We have not seen anything in the prototypes that justifies significant changes." He said the company will make tweaks only, such as ergonomics or changes to the heating and cooling systems.
 
So is Siemens leaning toward using direct drive technology in all its future offshore designs? Stiesdal says unambiguously, "Yes. It’s on the drawing board because that’s how the world is: with a bigger machine, direct drive becomes even more attractive. It scales very well, which yields a big benefit. Bigger is better in terms of economy."
 
The U.K.’s Round Three projects are in deeper waters and will have much larger capacities than existing wind farms, so larger turbines will be needed. There are only two currently operational wind turbines with a higher-rated capacity than the Siemens 6-MW turbine: a 7.5-MW turbine from Enercon and a 6.15-MW turbine from REpower. Neither is a dedicated offshore machine.
 
Japan’s Marubeni Corporation owns a 49.9 percent stake in Gunfleet Sands. The wind farm's total capacity is 172 MW.