HBMの計測技術により実現した耐用年数の長さと停止時間の短さ

フルスピードで進歩する風力発電プラント

HBMは、最新の計測技術を使用した風力エネルギーのように、非常に将来性の高い成長マーケットをサポートしています。センサからソフトウェアまでを含むHBM製の計測技術を使用した風力発電プラントでは、その効率を向上させるために完全なソリューションを必要とします。

効率的な風力発電プラントでは、耐用年数の長さと停止時間の短さが要求されます。これを実現できるかどうかは、個々のコンポーネントの品質と、各コンポーネントの監視の信頼性にかかっています。さらに、洋上（オフショア）と陸上（オンショア）の風力発電プラントでは、抱えている問題が異なります。

 

洋上

洋上の場合、各コンポーネントはその耐用年数の全期間にわたって約20億回の負荷サイクルに耐えなければなりません。暴風雨の中でも破損せず、性能を維持する必要があります。メンテナンスや点検修理は複雑な作業になる上に、かなりのコストがかかります。

プラントの修理に必要となる船舶には、毎日数千ユーロの経費がかかり、交換部品のストックも、その価格が10万ユーロを超えることがしばしばです。したがって、信頼性の高いコンポーネントと事前の計画立案が可能なメンテナンスが非常に重要な要素となります。

 

陸上

陸上風力発電プラントに適したエリアはごく限られており、承認手続きにも長い時間がかかります。したがって、既存の風力発電パークのエネルギー効率を上げることが必要なのです。いわゆる動力再供給プロセスでは、より強力な風力発電プラントが古いタイプの風車に取って代わります。タワーはますます高くなり、ローターブレードはさらに大きくなるため、得られる力とトルクも増大します。

 

ドライブトレインの最適化

これまでのところ、トランスミッションはダウンタイムの主な原因の一つとなってきました。トランスミッションは特に摩耗しやすく、ほんの10年ほどで故障する可能性があります。そうしたことから最近のトレンドは、最適化されたトランスミッションや、より低いギア比、さらにはギアのない駆動装置に向かう傾向にあります。

特に後者では、メインベアリング1個のみを持つ短い構造設計が可能となります。ゆっくり回転しているローターブレードは発電機を直接駆動します。その結果として速度は一定になりますが、ドライブトレイン全体に発生するトルクが非常に大きくなります。

 

トランスミッションを持たないメリットは永久磁石を内蔵した多極発電機の使用で実現できます。ところが永久磁石には高価なレアアースが含まれており、これがコスト低減のためにプラントの耐用年数を延ばすことの、もう一つの理由となっているのです。

 

設計から運転まで：完全なソリューション

風力発電プラントの最適化と効率化は、そこで使用されている計測技術の品質に左右されます。HBMでは、設計から運用まで、風力発電プラントの計測技術ソリューションをご提供しています。

 

最適なデザインのためのソフトウェア

HBMが開発したnCodeDesignLife™ソフトウェアは、風力発電プラントの設計を最適化する際に、開発の初期段階から重要な役割を果たしています。このソフトウェアは、重要なコンポーネントの予想耐用年数を判定してくれます。試験段階と生産段階を通して、HBM製の力変換器やひずみ変換器、トルク変換器は、多数の電気・光学ストレインゲージと共に、コンポーネントの品質を保証します。

 

最大トルク

HBMの技術を使用すれば非常に高いトルクでも記録が可能になります。当社の計測シャフトは、風力エネルギー発電中に発生する非常に高いトルクに対応するため、5 MNmを超えるトルク取得を実現しています。

ドイツ国立度量衡研究所（PTB）との共同研究のおかげで、こうした大きなトルクでも十分な追跡可能性が保証されます。さらに、IEC 60034規格による発電機の効率を決定するには最高の精度が要求されますが、HBMはこの点でも強みを持っています。

 

より高い安全性を実現するための計測力

力変換器は、最大5 MNまでのシリーズ製品としてHBMよりお求めいただけますが、ビルトアップシステムをセットアップすると最大15 MNまで計測することが可能です。

風車の中でも特に重要なコンポーネントに対しては、SLBシリーズのひずみ変換器で監視しています。HBM KMRフォースワッシャは、プラント内でネジ固定されているリングフランジ接続部での応力状態を計測し、安全性の向上に貢献しています。