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Air Windpower, 첫 프로토타입 풍력 발전기 개발

Allen-Bradley 컴포넌트를 통해 탁월한 에너지 효율성으로 독립 작동 가능한 풍력 발전기

과제

  • 전기 및 자동 컴포넌트는 최대한의 효율성으로, 예정되지 않은 중단 없이 풍력 발전기의 작동을 관리 및 모니터링해야 함

솔루션

결과

  • 매우 높은 가용성
  • 뛰어난 효율성과 신뢰성
  • 폴트 또는 계획되지 않은 중단 없음
  • 독립적인 풍력 발전기 관리

배경

Air Windpower는 스페인 나바라 소재의 유력한 기업으로, 풍력 발전기 설치를 통해 고객에게 풍력 에너지의 이점을 제공합니다.

에너지 산업 분야에서 오랜 경험을 가진 엔지니어와 전문가들로 구성된 이 기업은 가장 먼저 팜플로나 시에서 15km 떨어진 작은 마을 무루아르테 드 리타에 혁신적인 첨단 100kW 풍력 발전기 프로토타입을 건설했습니다.

이 장비의 목표는 분명했습니다.운영 수명 동안 신뢰성을 최대화하고 생산되는 에너지 비용을 최소화하는 것이었습니다.

Air Windpower는 시작부터 재생 에너지 설치 전문 업체인 Boreas와 협력했고 블레이드의 공기역학 구조를 포함한 장비의 설계와 기본 컴포넌트 개발, 그리고 각 요소 간의 상호 연계에 주력했습니다.

몇 개월에 걸친 테스트와 모니터링으로 운영 및 신뢰성을 검증하기 위한 온갖 종류의 기술적 분석을 거친 후 회사 측은 전략의 새로운 단계에 착수했습니다.바로 두 가지 모델을 통해 풍력 발전기를 상업적으로 출시하는 것입니다.

첫 번째 모델은 바람이 많은 환경에 적합하고 프로토타입과 비슷한 형태이며, 두 번째 모델은 직경이 더 큰 로터를 사용하고 바람이 상대적으로 적은 지역에 적합합니다.

Air Windpower의 목표는 스페인 풍력 에너지 시장에서 시장 점유율을 확보하는 동시에 미국, 영국과 같은 다른 시장으로 사업을 확장하는 것입니다.

과제

Air Windpower가 개발한 100kW 프로토타입 풍력 발전기는 풍력 발전을 위한 최신 기술을 구현한 덕분에 인근 채석장에 자율 소비 형식으로 전기를 공급합니다.

첫째, 고정 피스로 타워에 하중을 전달하는 극한의 내구성을 가진 파워트레인, 유지보수가 필요 없는 곤돌라, 최대한의 효율성과 내구성을 위해 접합부 없이 유리 섬유와 카본으로 제작된 하이브리드 블레이드 3개, 그리고 증속 기어가 없는 영구 자석 다극 발전기를 갖추었습니다.여기에 최대한의 에너지 품질과 격리된 장소에서의 운영 역량을 위한 "전체 컨버터 연쇄 배치" 파워 일렉트로닉스가 통합됩니다.

Air Windpower는 이러한 모든 기술적 요구 사항을 충족하기 위해 25년 동안 로크웰 오토메이션의 대리점을 해온 글로벌 전기 솔루션 기업 Sumelec Navarra와 손을 잡았습니다.

이 회사의 재생 가능 에너지 부문 판매 관리자인 Julio Bustillo는 "모든 캐비닛, 회로, 케이블 구현의 전기 설계와 Allen-Bradley® 제품 통합 작업을 수행했다"고 말합니다.또한 이 회사는 Air Windpower에 장비 제어를 위한 보조 판넬도 제공했습니다.

Bustillo의 설명에 따르면 로크웰 오토메이션에 주어진 과제는 "효율성을 최대화하고 예정에 없던 가동 중단을 방지하면서 풍력 발전기의 운영을 관리하고 모니터링하기 위한 모든 전기 및 자동 컴포넌트를 공급하는 것"이었습니다. 마지막 조건, 즉 예정에 없던 가동 중단이 없어야 한다는 것이 Air Windpower에게는 무엇보다 중요했습니다.

이 프로젝트 개발을 이끈 Boreas NT CTO이자 산업 엔지니어 José Sancho 박사는"안정적인 장비 운영을 보장하기 위해 신뢰성이 우수한 전기 시스템을 설치하고자 했다"고 설명합니다. 또한 솔루션은 유럽 및 미국의 보안 표준 UL 508A도 준수해야 했습니다.

솔루션

이 프로토타입에 로크웰 오토메이션이 기여한 부분은 하나의 솔루션이나 제품에 그치는 것이 아니라, 에너지 관련 장비 운영을 위해 필요한 Allen-Bradley의 여러 컴포넌트까지 이어집니다.

몇 가지 예를 들면 컨트롤러, 분산 입력 및 출력, 전원 공급 장치, 컨택터, 푸쉬 버튼 등입니다.일반적으로 말하자면 모든 보조, 에너지 관련 재료를 로크웰 오토메이션이 공급했습니다.

"완전한 장비 모니터링과 제어를 위해 필요한 로크웰 오토메이션 제품은 전부 사용했습니다.파워 일렉트로닉스에 명령을 전송해 풍력 발전기가 필요한 운전 곡선, 바람에 따른 필요한 회전 속도, 추출할 전력 및 기타 관리할 변수를 지정할 수 있습니다." Sancho는 설명합니다.

프로토타입 풍력 발전기는 이러한 모든 컴포넌트 외에 Allen-Bradley CompactLogix™ PAC도 사용합니다. 이 시스템은 프로그래밍 소프트웨어, 컨트롤러, I/O 모듈 사이에 긴밀하게 통합되어 스타트업 시간을 줄이고 효율적이고 원활한 운영에 도움을 줍니다.

모든 요소는 간단한 그래픽 형식으로 장비의 상태 정보를 보여주는 Allen-Bradley PanelView™ Plus HMI와 통합됩니다.

결과

"풍력 발전기 장착을 마치고 테스트를 수행한 시점부터 바로 시스템은 탁월한 에너지 효율성과 신뢰성으로 최고의 가용성을 제공한다는 것이 입증되었습니다.사실 지금까지 한 번도 고장이나 예정되지 않은 중단이 발생하지 않았다"고 Sancho는 강조합니다.

현재 풍력 발전기는 자동 모드로 운전 중이며 폴트가 감지될 경우 엔지니어에게 해당 이벤트에 대한 정보가 전달됩니다.그러나 Sancho가 언급했듯이 "그런 일은 아직 발생하지 않았습니다."

Sancho는 이어서 다음과 같이 말합니다."로크웰 오토메이션은 풍력 발전기를 위한 자동화와 전체적인 제어 시스템을 제공할 역량을 갖춘 기업임을 알 수 있었습니다.로크웰 오토메이션은 이러한 종류의 장비에 대한 우리의 엄격한 요구 사항을 항상 충족합니다." Bustillo 역시"로크웰 오토메이션은 항상 옆에서 필요한 모든 지원을 제공하고 구현 작업에 협력했다"고 말합니다.

현재의 에너지 발전 추세 측면에서 이러한 종류의 풍력 발전기의 전망은 밝습니다. 엔드 유저에게 자신이 소비하는 에너지의 일부를 생성하여 그만큼 에너지 비용을 절감할 수 있는 기회를 부여하기 때문입니다.Sancho는 "문제도 없고 유지보수도 필요 없는, 가용성과 신뢰성이 높은 장비이다.즉, 튼튼하고 최대한의 생산성을 제공한다"고 결론지어 말합니다.

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