Pada Konferensi Teknologi Teknik Pembangkit Listrik Tenaga Angin Lepas Pantai "China baru-baru ini, pidato utama disampaikan oleh manajer umum lini produk lepas pantai. Beliau menekankan bahwa hambatan utama saat ini pada turbin angin lepas pantai China terletak pada bilah dan bantalan utama. Mengingat tingginya permintaan akan turbin angin lepas pantai, sangat penting bagi produsen untuk fokus pada penyediaan solusi yang memastikan pengembalian investasi berdasarkan rantai pasokan yang tersedia, sehingga mendukung pembangunan berkelanjutan tenaga angin lepas pantai di China.

Perjalanan Pengembangan Bilah Turbin Angin

Evolusi bilah turbin angin di Eropa dan Tiongkok telah ditinjau. Antara tahun 1991 dan 2015, Tiongkok merupakan negara yang tertinggal dalam hal daya turbin dan ukuran bilah. Namun, pada tahun 2017, Tiongkok telah mengembangkan turbin angin dengan diameter 171 meter, melampaui Eropa yang berdiameter 164 meter. Pada tahun 2019, baik Eropa maupun AS memperkenalkan turbin yang lebih besar lagi dengan diameter 220 meter. Kesamaan ukuran turbin ini menunjukkan bahwa Tiongkok dan Eropa kini berada pada level yang sama dalam pengembangan turbin angin lepas pantai.

Tantangan dan Inovasi dalam Energi Angin

Menurut sebuah majalah sains global ternama, seiring bertambahnya ukuran turbin angin lepas pantai, sektor energi angin menghadapi tantangan signifikan dalam hal aerodinamika, dinamika struktural, dan hidrodinamika. Penelitian di bidang-bidang ilmiah fundamental ini belum sejalan dengan pertumbuhan diameter turbin. Berbeda dengan industri penerbangan, yang bahkan setelah satu abad belum pernah melihat bentang sayap pesawat melebihi 80 meter, industri tenaga angin, dalam waktu kurang dari empat dekade, telah mencapai diameter turbin 200 meter.

Pentingnya kemajuan bertahap dalam bidang teknik dan teknologi telah ditekankan. Peningkatan panjang bilah membutuhkan terobosan dalam material dan teknologi manufaktur. Mengandalkan sepenuhnya pada teknologi yang ada untuk meningkatkan ukuran bilah tidak cukup untuk mendukung pengembangan lebih lanjut tenaga angin lepas pantai.

Kebutuhan akan Material Selubung Serat Karbon

Untuk mendukung bilah lepas pantai yang lebih panjang, industri harus memasuki wilayah yang belum dipetakan, yaitu material Carbon Fiber Veil. Transisi ini mencerminkan situasi satu dekade lalu ketika Tiongkok harus melisensikan desain bilah dari perusahaan Eropa, dengan material inti dan peralatan yang bersumber dari perusahaan Jerman atau Jepang. Investasi cetakan yang besar, jangka waktu yang panjang, dan teknologi proses yang belum matang semakin memperumit pengembangan, membuat efisiensi pemrosesan bilah berukuran besar jauh lebih rendah daripada bilah standar, yaitu 3-4 kali lipat. Hal ini menjadi hambatan utama dalam memastikan kelayakan proyek dalam skenario instalasi angin lepas pantai skala besar saat ini di Tiongkok. Carbon Fiber Veil sangat penting untuk generasi turbin angin berikutnya, karena mampu memenuhi kebutuhan akan kekuatan dan sifat ringan.

Tantangan dalam Rantai Pasokan Bantalan Utama

Bantalan utama merupakan kendala lain, yang muncul dari tantangan desain, masalah rantai pasokan, dan kompleksitas pemasangan. Secara spesifik, rantai pasokan untuk bantalan utama turbin lepas pantai berukuran besar menghadapi tiga tantangan utama:

1. Diameter cincin bantalan utama seringkali melebihi 2 meter, melampaui kapasitas sebagian besar mesin perkakas yang tersedia.

2. Hanya ada dua pemasok utama, yang memerlukan reservasi kapasitas setidaknya setahun sebelumnya.

3. Saat ini, pemasok dalam negeri masih kekurangan kemampuan desain dan pengolahan untuk bantalan sebesar itu.

   
   

Solusi dan Inovasi dalam Teknologi Bantalan

Penerapan teknologi SRB ganda untuk konfigurasi bantalan utama memastikan dukungan untuk turbin 5-6 MW dengan diameter dalam 1,5 meter. Solusi ini, yang didukung oleh rantai pasokan global yang kuat, memungkinkan keterlibatan pemasok lokal dalam desain dan produksi. Sebaliknya, teknologi yang membutuhkan diameter lebih besar, seperti TRB ganda dan DRTRB, menghadapi tantangan kapasitas dan efisiensi yang signifikan.

Mengoptimalkan Kinerja Turbin Angin Lepas Pantai

Terlepas dari tantangan yang ada, perusahaan tetap yakin dapat menyediakan solusi energi angin lepas pantai yang menghasilkan pengembalian investasi positif. Sebuah peta komprehensif tentang biaya energi yang disetara (LCOE) untuk ladang angin lepas pantai Tiongkok telah dibuat, yang memandu penentuan turbin dan membantu pengembang mengidentifikasi proyek-proyek yang menguntungkan. Fokusnya bukan pada kapasitas turbin tetapi pada LCOE, dengan pembangkitan daya sebagai faktor yang paling penting.

Adaptasi Regional dan Analisis Sensitivitas LCOE

Berbagai wilayah membutuhkan kombinasi daya turbin dan diameter rotor yang berbeda untuk mengoptimalkan LCOE (Levelized Cost of Electricity). Perusahaan melakukan analisis sensitivitas LCOE untuk daerah berangin kencang seperti Fujian, daerah berangin lemah seperti Guangxi, dan daerah berangin sedang hingga lemah seperti Zhejiang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa turbin 6-8 MW optimal untuk skenario angin kencang, sedangkan turbin 4-6 MW paling baik untuk skenario angin lemah hingga sedang hingga lemah. Kecepatan angin yang lebih rendah membutuhkan diameter rotor yang lebih besar dan sebaliknya. Penggunaan Carbon Fiber Veil (selubung serat karbon) pada turbin ini sangat penting untuk mencapai kinerja dan efisiensi yang diinginkan.

Mengatasi Kerugian Akibat Gelombang Turbulen di Pembangkit Listrik Tenaga Angin Lepas Pantai

Ladang angin lepas pantai Tiongkok menghadapi kerugian akibat turbulensi yang lebih besar dibandingkan dengan ladang angin di Eropa karena tata letak yang lebih padat, kecepatan angin yang lebih rendah, dan atmosfer yang lebih stabil. Evaluasi terhadap kapasitas turbin lepas pantai hampir 1,5 GW mengungkapkan bahwa perkiraan awal kerugian akibat turbulensi sekitar 2% terlalu rendah. Upaya untuk mengurangi kerugian akibat turbulensi melalui teknologi kontrol turbulensi kelompok telah menghasilkan peningkatan pembangkitan daya sebesar 3-4%. Seiring dengan semakin padatnya tata letak ladang angin lepas pantai, nilai teknologi kontrol turbulensi kelompok menjadi semakin signifikan. Penerapan Carbon Fiber Veil dalam desain bilah tidak hanya meningkatkan kinerja tetapi juga mengurangi dampak kerugian akibat turbulensi.