P.3 자원 및 해양기상 환경 평가

공급업체

아시아 시장을 위한 영국 공급업체:

부유식 라이다: IDS Monitoring, RPS, ZX Lidars.
라이다 유닛: ZX Lidars.
해양기상 캠페인 및 부이: Sonardyne, Partrac.
참조 데이터 제공: The Met Office
자원 캠페인 관리 및 설계: DNV, Natural Power, Oldbaum, ZX Measurement, RPS, Arup, BMT, HR Wallingford, Mott MacDonald, Venterra, Wood, Wood Thilsted, Xodus, Briggs Marine.

일본 공급업체:

자원 캠페인 관리 및 설계: DNV E&E Solutions, Japan Meteorological Corporation, Japan Weather Association, OWC, Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation
참조 데이터 제공: 일본 기상청(Japan Meteorological Corporation), 일본기상협회)

한국 공급업체:

디엔브이 코리아, OWC, Fugro UST21, TUV SUD 코리아

주요 정보

풍력 및 기타 관련 기상 데이터 수집을 위해 프로젝트 위치에 측정 시스템을 설치한다. 기상 센서로 풍속(여러 높이에서 계측기를 사용하거나 센서 하나로 다양한 높이에서 측정), 풍향, 온도, 압력, 습도, 태양 복사, 가시성을 측정한다. 다양한 높이에서 풍속을 측정하면 부지의 풍속 프로파일에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있어 터빈 및 부유식 하부 구조물 설계 결정에 도움이 된다. 풍속 데이터는 풍력 터빈의 제안된 허브 높이 이상으로, 15MW 터빈의 경우 해발 130m 이상이어야 한다. 해양기상 데이터 수집을 위해 부유식 해상 풍력발전단지 부지 주변에 데이터 수집 부이를 설치한다. 해양기상 센서에는 파랑, 해수면, 해류 센서(예: 음향 도플러 유속계, ADCP 장비)가 포함되며, 때로는 해저에 설치하기도 한다. 속도, 방향, 주기를 포함한 전체 파랑 데이터 스펙트럼을 기록한다. 넓은 공간을 커버하고 이중화를 제공하기 위해 여러 개의 센서를 사용한다. 해당 정보를 활용해 하부 구조물 설계 유형, 터빈 등급, 선박 유형, 운영 및 유지보수(O&M) 전략을 포함한 전체 시스템 역학을 수립하므로 매우 중요한 정보이다.

고정식 해상 풍력발전단지와 비교할 때 부유식 해상 풍력발전단지는 풍력 데이터 평가는 동일하지만, 전체 시스템 역학 모델링을 위해 더 많은 해양기상 데이터가 필요하다.

제안된 부지의 기후를 특성화하려면 일반적으로 15년 이상의 장기간에 걸친 데이터 세트가 필요하다. 데이터는 일반적으로 풍력 자원 및 해양기상 조건의 계절적 변화를 반영하기 위해 최소 1년 동안 수집한다.

그리고 이렇게 결합된 데이터 세트를 부유식 해상 풍력발전단지 시스템 설계 프로세스, 터빈 선정 프로세스, 부유식 해상 풍력발전단지의 연간 에너지 생산(AEP) 예측 시 사용한다. 해양기상 데이터는 해당 부지용 선박 선정 및 운행 전략 정보 제공에도 사용되며 건설 및 운영 단계에서 선박 운영업체와 해양 계획업체에게 제공된다.

풍력 자원과 해양기상 분야 간의 중요한 연결고리는 장기적인 부지 조건을 결정하는 데 필수적이다. 해당 연결고리를 통해 얻은 결과를 활용해 제안된 부지의 가장 심한 바람과 파랑 조건을 확인할 수 있다.

고정식 해상 풍력발전단지는 전통적으로 해저면에 고정된 허브 높이의 풍력 마스트를 사용해 왔기에 해저 구조물이 필요했다. 하지만, 이제는 부유식 라이다를 사용하는 추세로 바뀌고 있다. 부유식 해상 풍력발전단지는 고정식 풍황 마스트(met mast) 대신 부유식 라이다를 사용할 가능성이 높다.

라이다는 레이저를 사용하여 해발 300m까지 풍속과 방향을 측정하는 일종의 원격 감지 풍속계이다. 부유식 라이다는 계류된 부이 위에 라이다를 장착하는 방식이다. 이렇게 하면 라이더를 설치하고 필요에 따라 위치를 변경할 수 있다.

라이다를 주요 측정 기기로 사용할 때, 난기류 및 수평 바람 구배와 같은 부지의 조건을 알리기 위해 보조 모델링을 사용할 수 있다.

센서, 데이터 저장, 원격 측정 실행을 위해 풍력 및 해양기상 측정 시스템에는 전원 공급장치가 필요하다. 저전력 시스템의 경우, 태양광 발전 패널, 소형 풍력 터빈, 배터리 저장 장치로 가능하기도 하다. 대형 시스템은 디젤 발전기 또는 수소 연료전지를 사용한다.

현재 최첨단 캠페인에는 해양 및 풍력 자원 분야 모두에 걸쳐 측정　기술과 모델링 기술을 통합하고 있다. 난기류, 대기 안정성 조건, 제안된 부지 바람 조건이 주변 부유식 해상 풍력발전단지의 미치는 영향과 같은 추가 문제를 살펴보기 위해 해당 연구를 더 확대할 수 있다.

검사, 세척, 연료 보급(디젤 발전기 또는 수소 연료전지 등을 사용하는 경우)을 포함해 자원 및 해양기상 시스템의 유지보수를 실행해야 한다. 일반적으로 매년 2~4회 방문해 유지보수를 실행한다. 시스템은 내장 전력, 데이터, 통신 시스템을 통해 자율적으로 작동하도록 설계되었다.

센서는 관심 부지의 기상 및 해양 조건 데이터를 수집하고, 데이터 기록 장치는 데이터 저장, 처리, 원격 통신 기능을 제공한다.

구성 요소

• 풍속계
• 부이
• 데이터 기록 장치
• 라이다 시스템
• 유지보수
• 기상센서
• 해양기상 센서
• 파랑 측정 센서