移動(dòng)式長(zhǎng)絲纏繞設(shè)備助力工業(yè)規(guī)模的波浪能發(fā)電設(shè)備制造（下篇）
更新時(shí)間：2021-09-03 10:45:17
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移動(dòng)式、大規(guī)模、自動(dòng)化的長(zhǎng)絲纏繞決定采用復(fù)合材料進(jìn)行設(shè)計(jì)后，下一個(gè)挑戰(zhàn)便是探索能夠建造大型圓形中空結(jié)構(gòu)的制造工藝。據(jù)約翰森表示，事實(shí)證明，通過(guò)長(zhǎng)絲纏繞制造比制造金屬部件更具成本效益，且速度更快。CorPower海洋公司的目標(biāo)是每個(gè)長(zhǎng)絲纏繞單元能夠在大約48小時(shí)內(nèi)生產(chǎn)一個(gè)浮標(biāo)，“在高速生產(chǎn)的同時(shí)能夠高度精確地鋪設(shè)纖維，是相當(dāng)核心的一個(gè)技術(shù)要求，而我們可以通過(guò)長(zhǎng)絲纏繞實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。”Autonational BV公司的市場(chǎng)和銷售經(jīng)理哈里-菲耶特解釋說(shuō)，典型的長(zhǎng)絲纏繞設(shè)備通常會(huì)被永久地安裝在工廠環(huán)境中。然而，考慮到浮標(biāo)的尺寸，如果CorPower海洋公司將外殼從一個(gè)中央制造地點(diǎn)運(yùn)到全球安裝地點(diǎn)，運(yùn)輸成本和相關(guān)的二氧化碳排放量均會(huì)很高，因此該公司著手尋找一種制造工藝，使他們能夠在部署地點(diǎn)附近的當(dāng)?shù)卦O(shè)施中快速生產(chǎn)浮標(biāo)。菲耶特表示，市場(chǎng)上已經(jīng)有一些移動(dòng)式長(zhǎng)絲纏繞設(shè)備，但其中許多系統(tǒng)也很難運(yùn)輸，而且價(jià)格昂貴。與AutonationalBV公司合作開(kāi)發(fā)的定制長(zhǎng)絲纏繞設(shè)備（圖為Autonational公司在荷蘭的工廠測(cè)試一個(gè)小規(guī)模的模型）能夠纏繞四種材料、9米直徑的船體，并能在設(shè)施之間輕松運(yùn)輸。在與CorPower 海洋公司的合作中，Autonational公司的工程部門(mén)開(kāi)發(fā)了自己的移動(dòng)系統(tǒng)，長(zhǎng)絲纏繞設(shè)備被固定于一個(gè)45英尺長(zhǎng)底座上，該底座也是運(yùn)輸集裝箱的下半部分。當(dāng)需要運(yùn)輸時(shí)，整個(gè)收卷機(jī)可以旋轉(zhuǎn)90度適配運(yùn)輸工具，然后在上面蓋上蓋子即可啟程。菲耶特說(shuō)，改裝好的設(shè)備很容易通過(guò)船舶或卡車運(yùn)輸?shù)缴a(chǎn)浮標(biāo)的海岸線現(xiàn)場(chǎng)，然后在兩天或更短的時(shí)間內(nèi)安裝完畢。挑戰(zhàn)在于如何兼顧絲纏繞系統(tǒng)的堅(jiān)固實(shí)用性及其輕便可移動(dòng)性。據(jù)我所知，這是前所未有的嘗試。"長(zhǎng)絲纏繞設(shè)備本身包括一個(gè)自動(dòng)運(yùn)載系統(tǒng)，用于將纖維放到一個(gè)10米長(zhǎng)、9米直徑的心軸上。菲耶特認(rèn)為，通常情況下，除非浮標(biāo)的直徑特別大，一般只需要1-3米的直徑。除了用粗紗和織物進(jìn)行濕式卷繞外，該系統(tǒng)還能噴涂切碎的玻璃纖維和絕緣泡沫。泡沫可以噴涂在預(yù)先纏繞的內(nèi)皮上，然后加工成形狀并再次用材料纏繞外皮。鑒于該設(shè)備的尺寸，必須安裝特殊的、提供便利的附件，如操作員的臺(tái)階，以及安裝在輸送工具、樹(shù)脂浸漬系統(tǒng)、料筒和托架上的五個(gè)攝像頭，操作員能夠同時(shí)看到機(jī)器的所有部分。除此之外，編碼器式和感應(yīng)式的傳感器，也被嵌入以控制樹(shù)脂溫度。該長(zhǎng)絲纏繞機(jī)還具有一個(gè)可拆卸的尾翼，能方便拆卸內(nèi)部零件。圖中，纏繞設(shè)備由卡車運(yùn)至CorPower 海洋公司位于葡萄牙的移動(dòng)工廠，建造第一個(gè)全尺寸原型。最終，CorPower海洋公司計(jì)劃同時(shí)安裝和運(yùn)行幾個(gè)移動(dòng)式纏繞設(shè)備，可快速生產(chǎn)具有數(shù)千臺(tái)機(jī)組的波浪能轉(zhuǎn)換器場(chǎng)菲耶特說(shuō)，纏繞設(shè)備的開(kāi)發(fā)涉及Autonational和CorPower海洋公司之間的大量溝通。Autonational公司在研究機(jī)器的同時(shí)，CorPower海洋公司也在研究他們的原型設(shè)計(jì)，所以隨著他們?cè)O(shè)計(jì)的發(fā)展，同時(shí)也增加了新的功能。Autonational公司不僅僅是一個(gè)設(shè)備供應(yīng)商；他們?cè)诤艽蟪潭壬鲜荂orPower海洋公司的技術(shù)指導(dǎo)，幫助和指導(dǎo)我們采用不同的技術(shù)解決方案，實(shí)現(xiàn)這個(gè)工作量非常龐大的設(shè)備制造。約翰森說(shuō)："對(duì)我們來(lái)說(shuō)，讓它成為非常靈活的機(jī)器，能夠適應(yīng)我們可能有的任何新材料或設(shè)計(jì)變化，也很重要。”
HiWave-5。向商業(yè)化邁進(jìn)的下一步在Autonational的工廠對(duì)機(jī)器進(jìn)行驗(yàn)證后，最后的纏繞設(shè)備通過(guò)卡車運(yùn)到葡萄牙Viana doCastelo的一個(gè)臨時(shí)生產(chǎn)設(shè)施，用于HiWave-5項(xiàng)目。HiWave-5示范項(xiàng)目于2018年開(kāi)始，旨在建造、干測(cè)試、認(rèn)證和海洋測(cè)試全尺寸的水電機(jī)組。目前，CorPower海洋公司正處于五個(gè)階段項(xiàng)目的第四階段，目標(biāo)是對(duì)C4原型進(jìn)行海洋測(cè)試。在第五階段，將在2023年之前建造并部署另外三個(gè)全尺寸的水電機(jī)組，稱為C5。第一個(gè)移動(dòng)工廠。CorPower 海洋公司在葡萄牙北部建造了這個(gè)臨時(shí)生產(chǎn)設(shè)施。在這里，波浪能轉(zhuǎn)換器的外殼被制造出來(lái)，其余的部件被組裝起來(lái)，波浪能轉(zhuǎn)換器已經(jīng)準(zhǔn)備好在附近的海岸部署在這里，波浪能轉(zhuǎn)換器的外殼被制造出來(lái)，其余的部件被組裝起來(lái)，波浪能轉(zhuǎn)換器已經(jīng)準(zhǔn)備好在附近的海岸部署。例如，在與船體集成和在海洋中安裝之前，浮標(biāo)的內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)在CorPower海洋公司的瑞典設(shè)施中進(jìn)行測(cè)試和穩(wěn)定，該測(cè)試平臺(tái)模擬了最壞情況，即風(fēng)暴條件下的波浪負(fù)載。對(duì)于HiWave-5，CorPower 海洋公司已經(jīng)在葡萄牙北部的Vianado Castelo商業(yè)港口投資建設(shè)了一個(gè)陸上設(shè)施，用于復(fù)合船體纏繞的移動(dòng)工廠單元，以及水電系統(tǒng)的最終裝配和維護(hù)。
最終，CorPower海洋公司的波浪能轉(zhuǎn)換器是為安裝在由數(shù)百甚至數(shù)千臺(tái)機(jī)組組成的近海區(qū)域而設(shè)計(jì)的，并且可以與海上風(fēng)電場(chǎng)共處一地。約翰森指出，"將我們的技術(shù)與其他形式的可再生能源結(jié)合起來(lái)使用，可以減少聯(lián)合發(fā)電區(qū)域電力輸出基礎(chǔ)設(shè)施有關(guān)的成本，當(dāng)然，這種結(jié)合也將減少了電力生產(chǎn)的變異性，為近海區(qū)域主提供更有價(jià)值的產(chǎn)品，幫助其平穩(wěn)過(guò)渡到完全脫碳的能源系統(tǒng)"。據(jù)CorPower海洋公司稱，其波浪能轉(zhuǎn)換器設(shè)備每公噸可提供比競(jìng)爭(zhēng)性波浪能技術(shù)多五倍的能量輸出，使波浪能達(dá)到與海上風(fēng)力相似的結(jié)構(gòu)效率水平。結(jié)合可再生能源。該模擬演示了CorPower 海洋公司在海上風(fēng)電場(chǎng)附近部署風(fēng)能發(fā)電站的想法，減少基礎(chǔ)設(shè)施成本并補(bǔ)充風(fēng)能。在HiWave-5項(xiàng)目成功完成后，CorPower 海洋公司計(jì)劃在2025年安裝其第一個(gè)由15-30臺(tái)機(jī)組組成的商業(yè)波浪轉(zhuǎn)換器場(chǎng)。CorPower海洋公司將以此為支點(diǎn)，不斷擴(kuò)大場(chǎng)的規(guī)模，并開(kāi)始在全球范圍內(nèi)安裝浮標(biāo)系統(tǒng)，建立像目前在葡萄牙設(shè)立的移動(dòng)工廠，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)制造和組裝。"約翰森說(shuō)："我們可以將它裝在三個(gè)集裝箱里，然后運(yùn)往世界上任何地方。這就是為什么我們與Autonational公司一起開(kāi)發(fā)了這臺(tái)移動(dòng)式機(jī)器。”"我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)制作船體，然后整合傳動(dòng)系統(tǒng)和其他內(nèi)部機(jī)械部件，在纏繞設(shè)備被轉(zhuǎn)移到下一個(gè)客戶現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，我們已經(jīng)準(zhǔn)備好部署它。"除了商業(yè)安裝，CorPower 海洋公司還旨在降低成本，目標(biāo)是每兆瓦時(shí)的平準(zhǔn)化能源成本（LCOE）低于40歐元。隨著技術(shù)的發(fā)展，約翰森預(yù)計(jì)他們也將能夠進(jìn)一步優(yōu)化材料、設(shè)計(jì)和工藝，以提高設(shè)備的效率。Verdeguer補(bǔ)充說(shuō)："我們的最終目標(biāo)是，我們的技術(shù)將補(bǔ)充風(fēng)能和太陽(yáng)能，為世界實(shí)現(xiàn)100%可再生能源系統(tǒng)提供最低成本和最可靠的途徑"。本文由中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)編譯，文章不用于商業(yè)目的，僅供行業(yè)人士交流。轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)。
