Eine große Zusammenarbeit zwischen Universitäten und Energieunternehmen hat wichtige Verbesserungen an Offshore-Windkraftanlagen vorgenommen, die ihnen helfen könnten, mehr erneuerbare Energie zu erzeugen und die Abhängigkeit Großbritanniens von fossilen Brennstoffen zu verringern.
- Die umfassende Zusammenarbeit zwischen Universitäten und der Industrie hat die Offshore-Windenergie entscheidend verbessert
- Partnerschaft zwischen Universitäten von SheffieldDurham, Hull und Energieunternehmen Siemens Gamesa und Ørsted hat Wege entwickelt, um Windturbinen effizienter, zuverlässiger, leichter und billiger zu machen
- Die Zusammenarbeit hilft Energieunternehmen auch dabei, Probleme und Fehler besser vorherzusagen
- Verbesserungen bedeuten, dass Windkraftanlagen länger laufen und mehr erneuerbare Energie erzeugen könnten – was die Abhängigkeit Großbritanniens von fossilen Brennstoffen verringern würde
Eine große Zusammenarbeit zwischen Universitäten und Energieunternehmen hat wichtige Verbesserungen an Offshore-Windkraftanlagen vorgenommen, die ihnen helfen könnten, mehr erneuerbare Energie zu erzeugen und die Abhängigkeit Großbritanniens von fossilen Brennstoffen zu verringern.
Die £7,7 Millionen Partnerschaft zwischen den Universitäten von Sheffield, Durham, Hull und zwei globalen Energieunternehmen, Siemens Gamesa Erneuerbare Energien und Ørsted, könnten dazu beitragen, dass Offshore-Windkraftanlagen länger laufen und die Energiemenge, die jeder Windpark erzeugt, gesteigert wird.
Die Zusammenarbeit, die mehrere Projekte an jeder Universität umfasst, hat Wege entwickelt, um Windkraftanlagen zuverlässiger, effizienter, leichter und billiger zu machen.
Ein Projekt an der Fakultät für Elektronik und Elektrotechnik der Universität Sheffield hat entscheidende Verbesserungen am Direktantriebsgenerator vorgenommen – der Technologie, die es ermöglicht, Windkraftanlagen ohne Getriebe zu betreiben. Dies ist oft der anfälligste Teil einer Turbine und kann teure Wartungs- und Reparaturarbeiten erfordern.
Die Sheffield-Forscher haben die in vielen seiner Komponenten verwendeten Materialien verbessert, sodass der Generator viel zuverlässiger, effizienter und leichter ist. Die Verbesserungen haben auch die Herstellungskosten verringert.
Professor Zi-Qiang Zhu von der Forschungsgruppe Elektrische Maschinen und Antriebe an der Universität Sheffield, sagte: „In modernen Generatoren mit Direktantrieb gibt es kein Getriebe. Dadurch entfallen 50 Prozent der Komponenten einer Windkraftanlage und wirken sich direkt positiv auf die Zuverlässigkeit der Anlage aus. Wir haben Wege entwickelt, um den Generator noch effizienter zu machen, einschließlich Verbesserungen bei der Auswahl und Verwendung besserer Materialien für viele der Komponenten. Dies trägt dazu bei, die Herstellungskosten des Generatorsystems um 20 Prozent zu senken.“
Akademiker des Sheffield Department of Mechanical Engineering unter der Leitung der Professoren Nikolas Dervilis, Keith Worden, David Wagg und Elizabeth Cross haben Möglichkeiten geschaffen, den Zustand von Komponenten in Windkraftanlagen zu überwachen, um Energieunternehmen dabei zu helfen, Probleme und Fehler besser vorherzusagen.
Professor Devilis sagte: „Die neuen Technologien, die wir entwickelt haben, nutzen eine Kombination aus Daten und Physik, um es uns zu ermöglichen, die Leistung ganzer Windparks sowie einzelner Komponenten jeder Turbine, wie z. B. der Blätter und der Mechanik, zu überwachen.
„Diese Fortschritte werden zusammen mit der an den Universitäten Durham und Hull durchgeführten Forschung sicherstellen, dass Offshore-Windturbinen effizienter und für viel längere Zeiträume arbeiten. Dies wiederum wird dazu beitragen, die Abhängigkeit des Vereinigten Königreichs von nicht erneuerbaren Energiequellen zu verringern und zu ermöglichen, dass ein größerer Prozentsatz des gesamten Energieverbrauchs des Vereinigten Königreichs aus erneuerbaren Quellen stammt.“
Dr. Arwyn Thomas, Industrial Principal Investigator von Siemens Gamesa Renewable Energy (SGRE)einer der weltweit führenden Anbieter von Windkraftprodukten und -lösungen, sagte:
„Diese Zusammenarbeit ermöglicht es SGRE, die Universität so zu steuern, dass sie ihre hervorragende Erfolgsbilanz für Innovationen auf reale Probleme anwendet, mit denen die Branche konfrontiert ist. Es hilft, die Forschung auf Bereiche zu konzentrieren, die viel relevanter sind und viel unmittelbarere, positive Auswirkungen haben werden. Dies wiederum stellt sicher, dass unsere graduierten und postgradualen Forscher die richtigen Fähigkeiten für den Einstieg in die Industrie entwickeln und dazu beitragen, den aktuellen Fachkräftemangel zu beheben.“
Dave Bould, Senior Project Representative aus Ørsted, die Offshore-Windparks entwickelt, errichtet und betreibtsagte: „Die Arbeit der University of Sheffield zur Entwicklung effizienterer und effektiverer Methoden zur Überwachung des Zustands von Windturbinenblättern ist ein außergewöhnliches Beispiel für Forschung, die von der Industrie direkt zur Verbesserung der kommerziellen Leistung angewendet werden kann.
„Moderne Windturbinen sind massive Strukturen, die im Idealfall die gesamte Lebensdauer eines Offshore-Windparks überdauern sollten, ohne dass sie ausgetauscht oder erheblich gewartet werden müssten. Der Austausch einer Struktur dieser Größe in der rauen Offshore-Umgebung ist eine sehr kostspielige und zeitaufwändige Aufgabe, die zu erheblichen Verlusten bei der Stromerzeugung führt. Die Arbeit der University of Sheffield zielt direkt auf Verbesserungen bei der Frühwarnung vor potenziellen Defekten an Rotorblättern ab und hilft uns, das Risiko einer unerwarteten Reparatur oder des Austauschs von Komponenten zu minimieren.
„Insgesamt helfen uns Verbesserungen bei Gesundheitsüberwachung, Betrieb und Wartung dabei, die Kosten für Offshore-Windenergie kontinuierlich zu senken – Einsparungen, die an den Verbraucher weitergegeben werden.“
Es wird geschätzt, dass die Energiekosten von Offshore-Windparks jetzt ein Viertel der Kosten von 2009 betragen, was zum Teil auf Fortschritte bei dieser Art von Partnerschaften zurückzuführen ist.
Ein weiteres wichtiges Ergebnis der Zusammenarbeit war die Unterstützung bei der Identifizierung, wo die nächsten Forschungsphasen konzentriert werden müssen, damit noch mehr Verbesserungen entwickelt werden können. Die Finanzierung einiger Folgeprojekte ist bereits gesichert, an denen die Partnerinstitutionen zusammenarbeiten werden.
Die Bedeutung weiterer Untersuchungen auf diesem Gebiet wurde durch die Gewährung eines vom EPSRC finanzierten Forschungsstipendiums in Höhe von 6,3 Millionen £ anerkannt. Dies wird von der University of Sheffield geleitet und wird in Zukunft neue Standards für sicherere, umweltfreundlichere Strukturen setzen.
Die Partnerschaft wurde vom UKRI Prosperity Partnership-Programm finanziert, das darauf abzielt, die Erforschung realer Probleme und Probleme zu unterstützen, die von Industriepartnern identifiziert wurden. Dadurch können die Ergebnisse des Projekts schnell in die Forschungs- und Entwicklungs- und Produktionsstrategien der Offshore-Windbranche übernommen werden.
Mit freundlicher Genehmigung von Die Universität von Sheffield
Mit fast 29.000 der besten Studenten aus über 140 Ländern, die neben über 1.200 der besten Akademiker aus der ganzen Welt lernen, ist die University of Sheffield eine der weltweit führenden Universitäten.
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Sheffield hat sechs Nobelpreisträger unter den ehemaligen Mitarbeitern und Studenten, und seine Alumni bekleiden weiterhin Positionen mit großer Verantwortung und Einfluss auf der ganzen Welt und leisten bedeutende Beiträge in ihren gewählten Bereichen.
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