우리는 세상에 힘을 실어주는 상자를 만듭니다.

Jun 19, 2023

끊임없는 바람의 힘이 지배하는 광활한 바다에 공학적 경이로움이 나타납니다. 바로 '큰 노란색 상자'입니다. 이 거대한 해상 풍력 송전 자산은 자연의 힘을 활용할 준비가 되어 있습니다.

2030년 재생에너지 목표를 달성하려면 영국의 경우 현재 해상풍력 용량을 5배 증가(50GW까지)하고 유럽의 경우 현재 용량의 최소 25배 증가를 요구합니다. 이를 달성하는 데 필요한 인프라를 제공하기 위해 경쟁합니다. 여기에는 해상 풍력 터빈 사이에 자리잡고 해안에서 볼 수 있는 인상적인 구조물인 '큰 노란색 상자'가 포함됩니다. 이 기사에서는 풍력 에너지 전달 체인의 이 중요한 부분에 대한 사실을 풀어냅니다.

Petrofac과 Hitachi Energy는 네덜란드-독일 북해에서 해상 풍력 발전 용량을 확장하기 위해 노력하면서 TenneT로부터 다년간 기본 계약을 체결했습니다.

항상 상자(일부는 개방형 프레임)도 아니고 항상 노란색도 아니지만 해상 풍력 터빈 사이에 위치한 이러한 구조물은 변전소 또는 송전 자산입니다. 여기에는 터빈에서 생성된 전기를 해저 케이블을 통해 해안으로 안정적으로 운반할 수 있는 전류로 변환하는 데 필요한 변압기, 스위치기어 및 기타 전기 장비가 들어 있습니다.

터빈은 고전압 교류(HVAC) 형태로 전기를 생성합니다. 그러나 이 전력을 해안으로 효율적으로 전송하는 것은 풍력 발전소가 육지에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 따라 변동과 손실을 초래할 수 있습니다. 풍력 발전소가 육지에서 약 50km 이내에 있는 경우 해저 케이블은 교류(AC)로 전력을 효과적으로 전달할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 70km를 초과하는 거리의 경우 큰 변동이나 손실 없이 케이블을 통해 전송하려면 터빈에서 받은 AC 전류를 직접 고전압 전류(HVDC)로 변환해야 합니다.

이 전기 장비의 신뢰성은 농장에서 전력망까지 안정적인 전기 흐름을 유지하는 데 매우 중요합니다. 이는 이 장비를 지탱하는 해양 구조물이 파도, 바람, 조류 및 지진에도 견딜 수 있어야 함을 의미합니다. 대부분의 지지 구조물은 부식 방지를 위해 칠해진 강철판, 튜브 및 빔으로 구성됩니다. 전기 장비를 수용하는 컨테이너는 일반적으로 부식 방지 페인트 층으로 코팅된 탄소강으로 만들어집니다. 물에 잠긴 재킷(다리와 버팀대) 또는 모노파일 지지 구조물(단일 다리)은 희생 양극(이 이야기는 나중에 다루겠습니다)과 같은 보다 견고한 내식성 기술로 처리됩니다.

"변전소나 송전 자산이 노란색인 이유는 무엇입니까?"라는 질문이 손짓합니다. 노란색, 주황색, 빨간색, 검정색, 흰색은 경고를 나타내는 색상입니다. 또한 어두운 환경에서도 쉽게 볼 수 있습니다. 자연에서 새, 벌, 개구리, 뱀은 잠재적인 위협과 포식자에 대한 경고로 노란색을 사용합니다. 시간이 지남에 따라 이러한 경고 색상은 제조 환경에 반영되었습니다. 연안 환경에서 노란색을 사용하면 구조물이 눈에 띄게 되어 해양 항해에 도움이 됩니다. 실제로 이는 흘수선(썰물을 수용할 수 있는 가장 낮은 지점) 이상에서 보이는 부분뿐입니다.

과거에는 수심이 풍력 터빈 자체의 한계였으나, 설계와 기술의 발전으로 인해 이제 풍력 발전 단지는 부유식 하부 구조에 지지되는 터빈을 사용하여 훨씬 더 깊은 물에 건설되고 있습니다. 이론적으로 고정 바닥 변전소는 항상 해상 석유 및 가스 시설에서 볼 수 있는 깊이만큼 더 깊은 물을 처리할 수 있었습니다. 이는 말레이시아 쿠알라룸푸르의 페트로나스 타워 높이보다 더 깊은 500m만큼 깊어질 수 있습니다. 오늘날 해상 변전소도 부유식 구조물로 만들 수 있도록 설계 및 개발이 진행되고 있습니다. 이는 미래의 해상 풍력 발전 단지 개발이 이전에는 결코 도달할 수 없었던 장소에 있을 수 있음을 의미합니다.

이러한 해양 구조물에는 최적의 모양이나 크기가 없지만 풍력 발전 단지에 필요한 용량에 따라 플랫폼에 탑재할 장비와 장비의 양이 결정됩니다. 거의 매번 맞춤형 디자인이 있습니다. 이는 Petrofac을 포함하여 TenneT의 2GW 프로젝트에 협력하는 사람들이 변화를 목표로 하는 것입니다. 2GW 프로그램에 대한 TenneT의 주요 프로젝트 목표 중 하나는 보다 표준화되고 반복 가능한 설계를 개발하는 것입니다. 이는 보다 효율적인 설계 접근 방식을 위한 기회와 정부 목표를 더 빨리 달성하는 데 필요한 상당수의 '큰 노란색 상자'를 제공하는 솔루션을 제공합니다. 경주는 실제로 시작되었습니다.