מבוא

אנרגיית הרוח עומדת כאבן הפינה של המעבר העולמי לאנרגיה מתחדשת, עם יכולת מותקנת מצטברת מדי שנה, אך כאשר מפתחים מחפשים משאבי רוח ראשוניים, הם נתקלים יותר ויותר בגאוגרפיות המגינות את שיטות הבנייה הסטנדרטיות של רוקי, חדור, חימר רך, מדרונות תלולים, ואזורים פעילים סיסמיים פעילים כל אלה מציגים מכשולים עצומים כדי להתקין את בסיס הכבידה מסיבי או ממונומנטים שהפכו לרמה ארוכה יותר של מאות מטרים, אשר נחשבומים יציבים, ללא ספק, ללא ספק, ללא ספק, ללא ספק, ובתוך למערכות גרעין, או יציבות, אשר שימשו יותר, ללא ספק, ללא ספק, ללא ספק, ומהירות של אנרגיה מתוחכמות גבוהה יותר, כלומר, כלומר, אשר נועדו לעתים קרובות, עם בסיס יעיל יותר, כלומר, עם בסיס יעיל יותר, ללא ספק, עם בסיס יעיל יותר, עם בסיס יעיל יותר, עם גלקסיות יציבות של אנרגיה מתוחכמות גבוהה יותר, עם למערכות אנרגיה מתוחכמות גבוהה יותר, ללא ספק, ללא ספק, ללא ספק, עם גלקסיות מתוחכמות גבוהה יותר של אנרגיה מתוחכמות גבוהה יותר של אנרגיה מתוחכמות גבוהה יותר של אנרגיה מתוחכמות גבוהה יותר של אנרגיה מתוחכמות גבוהה יותר של אנרגיה מתוחכמות גבוהה יותר של אנרגיה מתוחכמות גבוהה יותר של אנרגיה מתוחכמות גבוהה

ההורדות הגיאו-טכניות של יסודות מסורתיים

קרנות טורבינות רוח קונבנציונאליות מסתמכות על תנאי קרקע אחידים מסיביים של בטון חזק (בסיס כבד) או ערמה פלדה מונחה עמוק (monopile) הן לוקחות תנאים אחידים יחסית, יכולת נושאית נאותה, ו התיישבות מינימלית. במציאות, רבים מאתרי הרוח הטובים בעולם יושבים על שטח גיאולוגיה מורכב.

אדמה רכה - כגון סילטים, חימר או אפונה - נניח קבוצה שונה של בעיות.הם יכולים להוביל התיישבות שונה גדולה, הטיה את מגדל טורבינות המשפיע על היערכות. כדי למנוע זאת, מהנדסים חייבים לחפור עמוק יותר, יבוא מלא, או לחזק את הקרקע באמצעות טכניקות כמו מלט ערבוב קרקע או פעולה רוטן.

מעבר למכניקת הקרקע, הגישה הופכת למגבלה רצינית. אתרי הרים או יעריים עשויים להיות חסרים את רשת הכבישים הדרושים כדי לספק משאיות קונקרטיות, הכלובים של ריבר, ו craneage כבד. in the far North, permafrost thaws מתחת לחיפים יסודות חמים, להפוך קרקע מוצקה לבוץ.

פורצת דרך Foundation Systems for Complex sites

בעשור האחרון, כמה טכנולוגיות בסיסיות עברו מפרויקטי טייס ועד לפריסה מסחרית, להלן, אנו בודקים את חמשת המערכות המשפיעות ביותר המעצבות מחדש את אנרגיית הרוח בגיאוגרפיה מאתגרת.

פילטוס הליאל: יכולת סעידת שתן עדינה ומעורבת

ערימות הלילית דומות לקוביות גדולות.הם מורכבים מפיר פלדה מרכזי עם לוחיות helix מעגליות או יותר שנרשמו ליד קצה המנוע ההידראולי שמניע את הקרקע; כפי שהוא מסתובב, לוחיות helix מושכים את הערימה מטה תוך קומפקטיות הקרקע הסובבת. מנגנון פשוט זה מספק יכולת משא מיידית ללא צורך בזמן ריפוי (כמו כן) או בחפירות גדולות.

ערימות הליקליות יעילות במיוחד באדמה עם שכבות משתנות - ובאופן מוגזם חימרנים, למשל - כי הם יכולים להיות מונעים עד שהם מגיעים סטרטום מוסמך.הצב הנדרש כדי להתקין אותם מתאמים ישירות עם יכולת, המאפשר אימות בזמן אמת של יכולת יסוד.עבור טורבינות רוח, אשכולות של ערימות helical לעתים קרובות מקופלות עם מעבורת פלדה שמפיצה את העומסים היטב תחת עומסים, אפילו על ידי כוחות הטעימים היטב.

פריסות בעולם האמיתי כוללות את חוות הרוח סן גורגווניו בקליפורניה, שם מעריצים סלעיים הפכו את הפיצות המסורתיות לרגליים לא כלכליות. ערימות הלילית הפחיתו את זמן ההתקנה בכמעט 50% וחוסלו את הצורך במאות משאיות של בטון. A 2021 מחקר ממעבדת האנרגיה הלאומית מתחדשת (NREL) הדגיש ערימות כבדות כ"אפשרות לטווח ארוך" לקרקע חלשה יותר, עם עומסים צפויים לחדדים נוספים.

קרנות היברידיות: להתחתן עם הסתגלות

יסודות היברידיים משלבים בסיס בטון רדום עם פלדה או אלמנטים התאמות קונקרטיים precast. הרעיון המרכזי הוא להדוף את צורת הבסיס משטח הקרקע. במקום לחפור משטח רמה גדולה, צוותים לשפוך רגל בטון קטנה יותר על הקרקע המוכנה (לעתים קרובות רק הסרת צמחייה ופסגות) ולאחר מכן לצרף רגליים פלדה או גרילה לפסגה.

דוגמה בולטת אחת היא הבסיס בצורת הוואדל המשמש בחוות רוח על פני ההימלאיה והאנדיס. a דק חזק סלאב בטון מוטל על שכבת הפרדה גיאוטקסטילית, ובריגים פלדה מוטבעים למיקומים מדויקים.הזחל עצמו פועל כמו סרפדאם נוקשה, בעוד טבעת הבסיס של המגדל פלדה יושב על אגוזים מפלסים המאפשרים התאמה טובה לאחר ריפוי ראשוני זה.

יסודות היברידיים גם להקל על פירוק עתידי: מרכיבי הפלדה ניתן להסיר, ואת סלאב בטון ניתן לפרק ולהשתמש בו כצוג, משאיר עקבות קטנים הרבה יותר מאשר בסיס המוני קונבנציונלי באירופה, כמה פרויקטים על פני הרוח-swept סקוטלנד Highlands ו fjords נורוויג'רד אימצו מערכות היברידיות בדיוק כי הם מקטינים הפרעה למערכת האקולוגית של יבשתיים שברירית.

יסודות: Unlocking Deep Water and Flooded Terrain

עבור מפתחי רוח offshore, המעבר למים עמוקים יותר (מעבר 50-60 מטרים) דרש שינוי ממונופול קבוע ⁇ ⁇ ⁇ כדי מבנים צפים. Floating יסודות להשתמש בbuoyancy כדי לתמוך בטורבינה, מעוגן לקרקעית הים באמצעות קווי מתפתל ושרשראות. שלושה עיצובים ראשיים הופיעו: ספאr-buoy, סמי-subsible, ו-leg פלטפורמה מציעה כל אחד למעמקי מים שונים.

פלטפורמות ספאר-בווי מורכבות מטווח ארוך, מזחלות עם מים וחצץ בתחתית.הם משיגים יציבות על ידי שמירה על מרכז המסה הרבה מתחת למרכז של buoyancy, בדומה לספינת מפרש עמוק-קפל. Semi-submersible פלטפורמות להפיץ buoyancy על פני עמודות מרובות, המחוברות בצד, ומספקות סיפון גדול, יציב עבור טורבינות נמוכה מאוד, כי הוא נוטה מאוד, 000 משוך נמוך מאוד, הוא חזק מאוד, הוא חזק מאוד, הוא חזק מאוד, הוא מופעלת, 000.

יסודות פלוגות כבר לא ניסיוניים.חוות הרוח הצף הראשונה בעולם, Hywind סקוטלנד (Equinor), פועלת מאז 2017 בעומק מים של עד 129 מטרים. פרויקטים בקנה מידה מסחרי נמצאים כעת בפיתוח בים התיכון, בחו"ל יפן, ואת חוף מערב ארה"ב.עבור רוח היבשה, יסודות צפים יכולים גם להיות פרוסים על מאגרים, מוקשים מוקשים לשעבר, או אגמים מעשה ידי אדם, שבו אתרי קרקע חדשים בקושי נמצאים מגבלות יבשתיות.

Rock Anchored Foundations: Gripping Bedrock for Unyielding Support

באזורים הרריים שבהם סלע הוא קרוב אל פני השטח, יסודות מעוגן סלע מציעים אלטרנטיבה אלגנטית כריות בטון מסיבי. רשת של חורים הוא קידוח לתוך הסלע באמצעות תרגילי רוטארי או percussive; נוטה פלדה גבוהה סטרית גבוהה (עומסים רב סטריסטר ו prestressing כבלים) מוכנסים ונוטים לתוך המקום.

היתרון העיקרי הוא שהסלע עצמו פועל כבסיס, צמצום הצריכה הבטונית בכ-70% בהשוואה לבסיס הכבידה. רוק ⁇ גם מאפשר התקנת על מדרונות תלולים, שם הצבת סלאב בטון יהיה לא מעשי. מתקן בולט הוא אלטו סרטאו השלישי בחווה ברוח בברזיל, שם עשרות טורבינות היו ממוקמים על גבי חצני רוח מתוחים עד 15 מטרים עבים, עד 1200 מטרים, כל אחד מהם רק על פני שטח של 1.2 מטרים עבה.

חקירה גיאוטכנית קפדנית היא חיונית כדי להבטיח את מסת הסלע היא מוכשרת וחופשית של שברים משמעותיים.מים פולשים לתוך חורים עוגן יש גם להיות מנוהל להגן מפני קורוזיה.מערכות הגנה כפולות מודרניות - תוך הסתמכות על strands epoxy-coated בתוך HDPE שהיא מתחת לגיל HDPE - הוכחו יעיל, עם חיי עיצוב מעל 25 שנים.

קרן ממזר: אחריות מבוססת וום

מערכת פחות ידועה אך מבטיחה יותר היא דלי החנק או קרן caisson.זה מונע פלדה או בטון "גביע" הוא הוריד על קרקעית הים ולאחר מכן חתומה סביב העליון. משאבה שואבת מים מבפנים הדלי, יצירת ערימות לחץ שונה שמניעה את הדלי לתוך המשקעים, לעתים קרובות עד יונקים של 5-15 מטרים.היסוד יכול להתנגד הן עומסים אנכיים מן המטענים האקולוגיים ומאוחר יותר כי הם אינם מסוגלים לפתח במהירות גלי חול.

פרויקטים כגון פרויקט הורנסי 1 בבריטניה ו Borkum Riffgrund בגרמניה הוכיחו את יסודות דלי דלי דלי דלי בקנה מידה של תועלת.עבור שימוש על החוף, גרסה בקנה מידה נמוך - לפעמים נקרא "עוגן ענישה" - נבדקו באדמה רטובה עונתית, שבו קרנות רדוד קונבנציונליות יחוו buoyancy או בעיות סיבוב.

היתרונות של מערכות Foundation Adaptive

מעבר פשוט לאפשר ההתקנה, קרנות חדשניות אלה מציעות יתרונות עצומים על שיטות קונבנציונליות.התתת הבאה מפרטת את היתרונות המשמעותיים ביותר.

עלויות וסיכויי לוח

ערימות כבדות ועגן סלע מבטלים את הצורך בריפוי בטון נרחב.בסיס כבידה טיפוסי דורש עד 28 ימים של ריפוי לפני טורבינה ניתן להקים, בעוד ערימות הליליות יכולות לקבל עומס מיד לאחר נהיגה. לוח הזמנים הזה יכול לקצר את קווי הזמן של הפרויקט עד כמה שבועות, צמצום עלויות המימון ומאפשרות הכנסות קודמות.באווירה, פלטפורמות צף מאפשרות מקבילה של מערכת טורבינות ובריח - עובדי דחיסה - 10 ימים עלות כבדות עלות חימום ולהפחית את עלויות המחצבות על גבי שטח כולל של ציוד ניקוי.

חיסכון חומרי משכנע באותה מידה. בסיס כוח הכבידה עבור טורבינת 5MW עשוי להכיל 600 מטרים מעוקבים של בטון ו 60 טון של ריב. חלופה סלע-נכורד יכול לחתוך את זה מתחת 200 מ"ק, עם ירידה פרופורציונלית בפליטות תחבורה והשפעה quarrying. יסודות היברידיים גם להפחית את השימוש קונקרטי על ידי 30–50%, בהתאם לתנאי קרקע.

בסביבה הקרובה של Stewardship

פחות יסודות פולשניים משאירים עקבות קטנות יותר.ערות הליליות מפריעות רק לאזור הקטן שבו הפיר חודר לאדמה; צמחייה ומבנה הקרקע הילידים נותרו כמעט שלמים.עבור יסודות בחופים, ניתן לתכנן מערכות ההנעה כדי להימנע מבתי גידול רגישים בישניים. דליים של דלקת הכרעתיים מבטלים את הרעש התת-ימי ממניעה, מקור ללחץ משמעותי לחיים ימיים כמו מפוצצים ואיטום.

יתר על כן, הפחתת הבטון של יסודות חדשניים מורידה ישירות את פליטת הפחמן הדו-חמצני הקשורה לייצור מלט, המהווה כ-8% מפליטת אנתרוגנית העולמית.בסיס טורבינות רוח יחיד מכיל לעתים קרובות יותר קונקרטי מאשר מגדל הפלדה מעליו; ניתוק נפח זה על ידי מחצית יכול למנוע אלפי טון של COFLT:02FLT:1 לפרויקט.

ביצועים ארוכי טווח וגמישות

קרנות המיועדות במיוחד לתנאים הגיאולוגיים המקומיים נוטים להופיע טוב יותר על חיי 20-25 של טורבינה.לדוגמה, ערמות כבדות שמגיעות סטרטה מוכשרות פחות נוטה להתיישבות שונה מאשר סלאב רדודה על מינוף משתנים. רוק ⁇ נבדקים כראוי ומעקב יכולים לשמור על טרמפ במשך עשרות שנים עם רק הפסדים קטנים.

כלי שיט מודרני - כגון הטיהמטרים, מדדי זנים, וחיישנים קורוזיה - הוא עכשיו מוטבעת בדרך כלל בקרנות חדשניות אלה.המידע המתקבל מהזנת תוכניות תחזוקה חיזוי, ומאפשר למפעילים לזהות סימנים מוקדמים של תנועה או עייפות לפני שהם הופכים קריטיים. גישה דיגיטלית זו היא בעלת ערך במיוחד עבור אתרים מרוחקים ומאתגרים, היכן שבדיקות פיזיקליות הן קשות.

עיצוב וערכת אתר: הקרן להצלחה

לא משנה כמה חכם מושג היסוד, הצלחתו תלויה בחקירה גיאוטכנית יסודית ועיצוב הנדסי זהיר.פרקטיקה סטנדרטית לאתגר גיאוגרפיות עכשיו כוללת גיאופיזיקה מתקדמת (הפצה הפשיסטית, מכ"ם חודר קרקע) לצד עששות קונבנציונליות ובדיקות חדירה של הדבקה.עבור עיצובים סלעיים, מהנדסים להעריך דירוגים המוניים (RMR) וכיוון חדלות כדי לאשר עומסים שלא יפעילו מוטציות.

עבור יסודות צפים, ניתוח ספקטרלי גל, סימולציות profiling נוכחי, דינמי mooring סימולציות הם חובה. DNV-GL ואת הלשכה האמריקנית של המשלוח פרסמו סטנדרטים במיוחד עבור מבנים טורבינות רוח צף, כיסוי כוח, עייפות, ותחנת שמירה. בדומה, ערימות הלילית דורשות קפדניות בדיקות tor-to-capacity ניטור הוכחה במהלך טעינה.

גישה לאתר ולוגיסטיקה להשפיע גם על בחירת הבסיס. באזורים הרריים מרוחקים, השקיות של התקנת ערימת כבדות מסוקים ניתן להשתמש בו ללא כביש. באזורי permafrost, thermosyphons (צנרת חום עקפה) ניתן להוסיף לבסיס היברידי כדי לשמור על הקרקע קפואה ולמנוע settlement.

כיוונים עתידיים: חכם יותר, אור ועוד הסתגלות

ארגוני מחקר ממשיכים לחקור את השימוש בטון ביצועים גבוהים (UHPC) עבור קרנות דקות כי להפחית משקל ללא הקרבה כוח. ייצור אדקטיבית (3D הדפסה) של רכיבים הבסיס הוא ניסיון בסביבה מבוקרת, צורות מסורתיות מבטיחות נטייה להציב על מקום עם פסולת מינימלית.

גבול נוסף הוא שילוב של חיישנים גיאוטכניים עם אלגוריתמים של למידת מכונה שיכול לחזות תגובה בסיסית על חיי הטורבינות.עבור יסודות צפים, תאומים דיגיטליים כי כמה נתונים בזמן אמת עם מודלים מבניים יאפשרו התאמה אוטונומית של אסט או מתח מרעיש.זה "בסיס חכם" יכול יום אחד לאפשר טורבינות להתאים את מערכת התמיכה שלה לשינוי אדמה או תנאי גל.

בצד הרגולטורי, משימת הרוח של סוכנות האנרגיה הבינלאומית 30 מפתחת התרשמות עבור עיצובים אלטרנטיביים של יסודות, עוזר לערער את הסיכון לאימוץ בשווקים חדשים.כפי שהנתונים נוספים משותפים ממיזמים תפעוליים, האמון של משקיעים ומשקיעים גדל, מאיץ את הגלגול המסחרי של טכנולוגיות אלה.FLT:0Further קורא על מחקר הרוח של NRELFLT, מספק בהקשר נוסף על חידושים מתמשכים.

מסקנה

תעשיית האנרגיה הרוחית הגיעה לרגע מרכזי.הפרי התלוי של אדמה שטוחה, יציבה, נגישה, ננקט במידה רבה, כאשר מפתחים נעים לגיאוגרפיה תובענית יותר – טווחים גדולים, אגן מעומקים עמוקים, מסלול מעבר לים, ומחוזות פעילים סיסמית'ים חיוניים – הקרן הופכת לערימות קריטיות, מערכות היברידיות, מצעים צפופים, רוקטים ודליפות, מציעים כל פתרון כולל של מערכת מחקר גלובלית, ואפקטים, כולל, ואפקטים, כולל, עם מגבלות, ואפקטים, כולל, ואפקטים, ואפקטים, כולל של מערכת הפעלה, ואפקטים, כולל של מערכת הפעלה, כולל של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של 1F1F1, ואפקטים, ואפקטים, ואפקטים, עם השפעה משמעותית, ואפקטים, עלות, ואפקטים, באופן משמעותי, עם השפעה חיצונית, עם יעילות, על בסיס כולל של מערכת הפעלה, עם מגבלות, באופן משמעותי, עם מגבלות של מערכת הפעלה, באופן משמעותי, של מערכת הפעלה עמוקה יותר, באופן משמעותי, עם מגבלות של מערכת מחקרית, עם מגבלות של מערכת הפעלה, ואפקטים של מערכת הפעלה, ואפקטים מדויקים יותר, ואפקטים, כולל של מערכת הפעלה: 1.