Một thách thức kỹ thuật lớn đối với các dự án năng lượng sạch ở vùng sâu vùng xa đã được giải quyết tại Namibia. Trang Interesting Engineering đưa tin, Nabrawind, một công ty sản xuất tuabin mới được Fortescue mua lại, đã lắp đặt thành công một tuabin gió kích thước thật trong điều kiện sa mạc khắc nghiệt mà không cần cẩu chính truyền thống. Công ty đã đạt được một cột mốc quan trọng khi lắp đặt tuabin Goldwind GW165/6000 đầu tiên tại trang trại gió InnoVent Diaz. Tuabin này có công suất định mức 6 megawatt (MW).

Dự án này đã chứng minh rằng các công trình năng lượng tái tạo quy mô lớn có thể được xây dựng ngay cả ở những địa điểm xa xôi, nơi việc vận chuyển thiết bị nặng gặp nhiều khó khăn. Đặc biệt, họ đã làm được điều mà người ta cho là không thể: họ đã lắp đặt một tuabin gió sản xuất điện quy mô lớn trong điều kiện khắc nghiệt của Namibia bằng một quy trình triển khai mới, không cần cần cẩu.

Trước đây, việc xây dựng các trang trại điện gió quy mô lớn cần đến những cần cẩu di động mạnh mẽ. Những cần cẩu này khó di chuyển qua các khu vực hẻo lánh và không thể hoạt động an toàn khi trời gió lớn. Phương pháp lắp đặt mới khắc phục được những vấn đề này, giúp xây dựng các trang trại điện gió ở những nơi trước đây không thể tiếp cận được.

Vượt qua những cơn gió mạnh ở sa mạc

Nhóm thi công đã sử dụng Hệ thống Tự dựng Toàn diện (SES) mới của Nabrawind và công nghệ tuabin Skylift để lắp đặt. Hệ thống này cho phép các đội thi công nâng cấu trúc một cách an toàn ngay cả khi gió thổi với tốc độ gần 54 km/h, giật lên đến khoảng 72 km/h. Các cần cẩu hạng nặng thông thường sẽ ngừng hoạt động khi tốc độ gió vượt quá 21 đến 28 km/h trong các bước lắp ráp quan trọng.

Cơ chế hoạt động của hệ thống nâng hạ của Nabrawind đã được cải tiến rất nhiều so với các phiên bản trước. Giờ đây, đội ngũ kỹ thuật có thể nâng bất kỳ loại tháp nào một khi cánh quạt chính được đặt ở độ cao từ 30 đến 40 mét, thấp hơn nhiều so với yêu cầu cũ là từ 90 đến 100 mét. Hệ thống cũng có thể nâng các đoạn tháp có thành mỏng mà không ảnh hưởng đến độ bền của chúng. Bằng cách nâng cấp Hệ thống Tự dựng ban đầu, công nghệ mới hoạt động với tất cả các thiết kế tháp gió tiêu chuẩn.

Cân bằng rôto truyền động trực tiếp

Trọng tâm phức tạp nhất của dự án tại Namibia nằm ở khâu xử lý cụm máy phát điện và hệ thống rotor truyền động trực tiếp có khối lượng cực lớn của cấu trúc Goldwind GW165/6000. Để giải quyết bài toán phân bổ trọng lực, các kỹ sư đã phát triển một quy trình lắp ráp độc bản chưa từng có tiền lệ.

Sau khi cố định đốt tháp đầu tiên và phần buồng máy, hai cánh quạt của tuabin được lắp đặt trước vào trục quay với một góc nghiêng chính xác 30 độ so với mặt đất. Cấu hình này đòi hỏi một hệ thống xử lý chuyên dụng đi kèm một đối trọng được thiết kế riêng nhằm giữ cho rotor hoàn toàn ổn định trong suốt quá trình nâng trục lên độ cao vận hành.

Khi toàn bộ cụm rotor đã được đưa vào vị trí thành công, đội ngũ kỹ sư tiếp tục sử dụng hệ thống BladeRunner để tháo gỡ phần đối trọng tạm thời và thay thế bằng cánh quạt thứ ba. Đây là lần đầu tiên phương pháp lắp đặt hai cánh góc 30 độ kết hợp đối trọng được ứng dụng trên thực địa, đánh dấu một cột mốc kỹ thuật có độ khó cao nhất trong toàn bộ dự án.

Hệ thống này cần một hệ thống xử lý đặc biệt và một đối trọng tùy chỉnh để giữ cho rôto ổn định khi được nâng lên độ cao cuối cùng. Sau khi rôto được đặt đúng vị trí, nhóm đã sử dụng hệ thống BladeRunner để thay thế đối trọng bằng cánh quạt thứ ba. Đây là lần đầu tiên phương pháp này được sử dụng với hai cánh quạt được đặt ở góc 30 độ, khiến nó trở thành phần khó khăn nhất của toàn bộ dự án ở Namibia.

Mục tiêu lắp ráp được đẩy nhanh

Khi hoàn thành, trang trại điện gió InnoVent Diaz sẽ có bảy tuabin Goldwind GW165/6000, tất cả đều được xây dựng mà không cần cẩu. Vì khu vực này có một số cơn gió mạnh nhất thế giới, đây là một địa điểm tuyệt vời để Nabrawind chứng minh rằng quy trình của họ hoạt động tốt và có thể được lặp lại một cách đáng tin cậy.

Các kỹ sư đang theo dõi thời gian hoàn thành mỗi công trình. Công ty cho biết mục tiêu chính của họ là “Giảm thời gian lắp đặt xuống còn một tuần vào thời điểm hoàn thành công trình thứ bảy – mà không cần phải sử dụng cần cẩu khổng lồ tại công trường.”

Ngoài bảy tuabin chính của Goldwind, công trình hoàn thiện còn bao gồm bốn tuabin XMEC-Darwind XE93-2000 trên nền móng Nabrabase. Nabrawind đã xây dựng nền móng cho các tổ máy bổ sung này trong giai đoạn xây dựng trước đó.

Khi toàn bộ mạng lưới được kết nối với lưới điện quốc gia, cơ sở này sẽ sản xuất 230 gigawatt-giờ điện sạch mỗi năm. Điều này sẽ đáp ứng 6% nhu cầu điện của Namibia và ngăn chặn việc phát thải 200.000 tấn khí carbon dioxide mỗi năm.