明日のエネルギーソリューションをテストする
クレムゾン大学は、古い造船所を世界でも最大の風力エネルギーテストセンターに作りかえました。ドイツ企業であるRenk Test System社(RTS)は様々な異なる風の種類でもシュミレーション可能な、世界で最もパワフルな風力タービン試験リグを含む設備を提供しました。
世界で風力エネルギーが急速に開発されています。米国政府は国の生産量を35ギガワットから、270中型サイズの原子力発電所に相当する300ギガワット以上に拡大することを計画しています。サウスキャロライナ州クリムゾン大学にある新しいテストセンターはこの目標を達成するための重要な役割をになっています。今までで初めて、そこではハリケーンを含むあらゆる種類の風が吹き、15メガワット（MW）までの風力タービンの試作品を試験します。今日の平均的な風力タービンは3～7 MWまでしか生産できないと言う事実は、この試験設備の力を示しています。
「世紀の嵐を待つ必要はありません」とドイツ、アウクスブルクにあるRTSのプロジェクト・マネジャー、イェンス・シュナイダー氏は述べました。「リグが最も極端な状況を数ヶ月のうちにシミュレートし、製造業者は新しいシステムを設置する前に弱点を発見することにより、数百万ドルを節約することができます。時間とお金の節約は、弊社の試験システムが最近急上昇している理由の一つです。」
RTSは数年前クレムゾン・プロジェクトが開始した時に、二つの試験スタンドの建設を受注しました。RENK AGの子会社である会社は、1960年代からギア、動力部品、および完成品向けにハイエンドの試験設備を開発生産しています。
クレムゾン・プロジェクトは、現在のところ会社史上最も大規模な契約であり、RENKは要求に応えるためにモーズビルとアウグスブルク事業所で増員しました。そこでは2基の試験リグを設計しました：タービンの回転シャフト上で力とモーメントに影響を与える油圧シリンダーと11,000馬力モーターを使用する為、大きな動荷重を受ける15 MWスタンド、そして7.5 MWまでの物体を試験する小さめのスタンドです。
15 MWリグは、長さ30m幅13m高さ14mです。風力エネルギーが1980年代に始まってから、試験は部品のみに制限されていますが、これらの巨大な試験リグは、平均重量300～400トンの風力タービンのナセルの完成品をテストベッドにつなぎ、自由な六軸の動的荷重でシミュレートすることができます。RTSは、スーパーボルト・マルチジャックボルト・テンショナーおよびエクスパンションボルトを含む、800トンの部品を米国に出荷しました。
「これは、次の30年以上にわたって、新しい風力タービンを試験するために使用される最新鋭の技術です。」とイェンス・シュナイダー氏は語りました。「だからこそ、私たちは今日だけでなく明日のエネルギーを支える強力なボルト締結を必要としていました。」
サイズはM42からM125までの、874個のスーパーボルトMJTおよびエクスパンションボルトは、両方の試験リグの最も重要なボルト接合部を締結しています。最も大きなものは試験リグのシングルユニットを6,000トンのコンクリート土台に固定しています。これらはテストベッドを主要構造から確実に分離させ、主要構造に到達する振動を回避し、試験結果に影響を与えないようにします。「これらの部品は、最も厳しいオフショア条件を複製し、極度の動的荷重を取り扱わなければならず、そしてすべてを正しい位置に固定するために巨大なボルトが必要となります。」とイェンス・シュナイダー氏は説明しました。「従来のボルトは締めつけと取り外しに、重い油圧レンチを必要としていました。スーパーボルト製品は同様またはより高い軸力を発揮しますが、通常の手工具で作業が行える為、作業性も非常に高くなりました。」
リグの部品の90パーセントはアウグスブルクで製造していますが、事前に建造し全体の設備を試験するための空間がここにはありません」とイェンス・シュナイダー氏は述べました。「私たちにはきっちりとやるためのチャンスが1度しかありませんでしたが、スーパーボルトテンショナーを使用することにより、6ヶ月以内で両方のリグを設置することができました。
現在はまだUS沿岸部にオフショア風力発電所はなく、未だ国の電気のうち3.5パーセントのみを生成するだけでしたが、クレムゾンにおける最初の風力タービンの試験が2013年に開始した際、風力は米国の新電力の主要エネルギー源になってきたところでした。クレムゾン大学にあるような試験設備を持てば、考えるよりも早く変化は起こるでしょう。
事実情報：風力発電
世界的な風量：
>336 ギガワット（2億世帯まで現行の需要を満たします）。
平均ローター直径：
97 m/ 318ft。
平均ハブ高さ：
113 m/ 370ft。
世界最大の風力タービン：
SeaTitan 10 MW （ローター直径：190 m）。
世界最大のウィンド・ファーム：
中国、甘肅（ガンス）ウィンド・ファーム（容量：6,000 MW）。
主要風力発電国：
デンマーク（33%の電気が風力発電されている）。
スーパーボルトに関するビジネス論拠
- ボルトが緩むことなく極度の動的荷重に対応
- 標準の手工具で締結および緩めることができる
- 現場での設置が簡単にできる
