T.1 나셀

비용*

15MW 부유식 해상 풍력 터빈의 경우, 약 1천 6백만 달러(USD)이다.

공급업체

아시아 시장을 위한 영국 공급업체:

잠금장치: Cooper & Turner
폴리머 솔루션: Nylacast

한국 공급업체:

증속기:효성,
선회 베어링: 씨에스베어링, 신라정밀
요 시스템:우림.
나셀 커버 & 스피너: 광동,
보조 설비, 잠금장치, 기타 부품: KPF, 연합화스너.

주요 정보

15MW 터빈의 일반적인 치수는 운송을 위해 길이 21~25m, 폭 9~12m, 높이 10~12m이며, 허브를 포함하여 질량은 600~700t이다.

주요 나셀 구성품은 메인 베어링, 증속기(사용되는 경우), 발전기, 요 베어링 및 요 시스템이다.

메인 베어링은 로터를 지지하고 로터의 하중을 나셀 베드 플레이트로 전달한다. 발전기 및 로터를 지지하는 단일 베어링을 비롯하여 해상 풍력 터빈을 위한 베어링 종류에는 여러 가지가 있다. 또 다른 방식은 주축의 끝부분에 베어링을 사용하여 주축(main shaft)을 지지하는 것이다.

증속기를 사용하면 중속 증속기에 대해 4~8r/min의 속도에서 로터 토크를 최대 600r/min의 속도로 변환한다. 증속기는 풍력 터빈 드라이브트레인(drive train)의 중요한 구성 요소로 장기적인 안정성에 특히 주목한다.

해상 터빈은 고속 발전기와 증속기를 함께 사용하는 기존 방식에서 벗어나고 있다. 예를 들어, GE Renewable Energy와 SGRE는 증속기 없이 직접 구동형(direct drive) 터빈을 선택했다. 대신, 해당 공급업체는 더 크고 더 복잡한 저속 발전기를 사용한다. Vestas는 증속기와 중속 발전기가 장착된 터빈을 선택했다.

발전기는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 대부분의 발전기는 여기(勵起) 동력이 필요 없는 영구 자석을 사용한다. 이렇게 하면 효율이 높아지고 질량은 감소하고 치수를 줄여 운송 및 설치 비용이 절약되지만 희토류 합금 공급에 의존하게 된다.

요 베어링(yaw bearing)은 나셀과 타워를 연결하여 요 시스템(yaw system)이 작동 중에 나셀을 바람의 방향으로 돌릴 수 있게 한다. 요 시스템은 작동 중에 로터와 나셀의 방향을 바람 방향으로 설정한다.

나셀의 기타 구성품은 다음과 같다.

• 드라이브트레인과 나머지 나셀 구성품을 지지하고 로터에서 타워로 하중을 전달하는 베드 플레이트
• 로터에서 증속기로 토크를 전달하거나 직접 구동형 설계의 경우 발전기로 토크를 전달하는 주축(main shaft)
• 풍력 터빈 수명과 수익 창출을 최적화하기 위해 감독 제어(상태 모니터링 포함), 활성 전력, 하중을 제어하며 동시에 외부적으로 부과된 요구 사항을 준수하는 제어 시스템.
• 상태 점검 및 장애 예측 기능을 추가로 제공하는 현황 모니터링 시스템

나셀 질량은 전체 시스템 역학을 돕고 물류 비용을 최소화하기 위해 합리적으로 가능한 한 낮게 유지된다. 나셀 질량을 줄이기 위해 터빈 설계 시 변압기와 많은 전력 전자 장치를 타워 베이스에 배치하는 경우가 있을 수 있다. 저등급 소재보다 단위 피로 강도당 비용이 가장 낮은 중간 등급 강철과 구상흑연주철(SG)을 사용한다.

발송 전에 나셀은 기능 테스트를 거친 후 운송 및 보관 준비를 한다. 또한 일반적으로 동력인출장치 하드웨어로 테스트된다.

해상 터빈을 새롭게 설계할 때, 무엇보다도 유지보수에 집중한다. 이는 대형 구성품을 모듈식으로 설계하고 나셀 크레인을 사용하여 더 많은 하위 구성품을 교체해 달성할 수 있다. 부유식 해상 풍력(FOW)에 적합한 수심에서는 잭업 선박을 사용할 수 없다.

나셀에는 높은 수준의 원격 모니터링, 상태 점검, 제어 시스템이 통합되어 있다.

부유식 또는 고정식 해상 풍력발전단지를 위해 설계된 나셀에는 큰 차이가 없다. 터빈을 부유식 작업에 적합하게 만들려면 제어 시스템을 조정해야 한다.

구성 요소

• 베드 플레이트
• 상태 모니터링 시스템
• 제어 시스템
• 증속기
• 발전기
• 메인 베어링
• 주축
• 나셀 보조 시스템
• 나셀 커버
• 소형 엔지니어링 구성품
• 구조물 고정 장치
• 요 베어링 및 액추에이터 시스템