エア・ウインドパワー社が風力発電機の最初のプロトタイプを開発

エア・ウインドパワー社が風力発電機のプロトタイプを開発

課題

  • 最大効率で予想外の停止を招くことなく風力発電機の動作を管理およびモニタできる電気および自動コンポーネントが必要であった

ソリューション

結果

  • 超高可用性
  • 優れた効率性と信頼性
  • 故障や予想外の停止なし
  • 風力発電機の独立管理

Allen-Bradleyのコンポーネントがスタンドアロン型のエネルギー効率に優れた風力発電機を実現

背景

エア・ウィンドパワーエア・ウインドパワー社は、スペイン、ナバラを拠点とする定評ある企業で、風力発電機を設置して風力エネルギーをお客様に供給することに注力しています。

エネルギー業界で経験の長いエンジニアと専門家で構成される同社は、パンプローナから15km離れた小さな町、ムルアルテ・デ・レタに画期的な最先端100kW風力発電機の建設を開始しました。

この機械は、信頼性を最大化し稼働寿命中に生成されるエネルギーコストを最小化するという明確な目的を基に開発されました。

当初からエア・ウインドパワー社は、再生可能エネルギーの設置を専門とするボレアス社と協力し、ブレードの空気力学構造やメインコンポーネントの開発、それら要素の相互関係を含む機械の設計に専心しました。

同社は、風力発電機の運用と信頼性を検証するためにさまざまな技術的分析を実施し、数か月に及ぶテストとモニタを行なった後、風力発電機を商業発売するという次の戦略段階に入りました。これらは2つのモデルで入手可能になります。

1つ目のモデルは、強風環境に適しており、プロトタイプと類似しています。2つ目のモデルは、ロータの直径がより大きく、風の弱い地域に適しています。

エア・ウインドパワー社の目標は、スペインの風力エネルギー市場でシェアを獲得すると同時に、米国や英国などの海外市場に事業を拡大することです。

課題

エア・ウインドパワー社で開発された100kW風力発電機のプロトタイプは、最新の風力発電技術を使用して、近隣にある採石場の自家消費用に電力を供給します。

これには、最大の効率性と堅牢性を実現するために、固定片と、保守の不要なゴンドラ、継ぎ目のないグラスファイバーとカーボンのハイブリッドのブレード3枚によってタワーに負荷を伝達する極めて耐久性の高いパワートレイン、および増速歯車装置のない永久磁石多極発電機が搭載されています。さらに、エネルギー品質と単独での運用能力を最大限に高めるために、「フルコンバータBTB」パワーエレクトロニクスが統合されています。

このような技術要件があったことから、エア・ウインドパワー社は、25年以上にわたりロックェル・オートメーションの販売代理店となっているグローバルな電気ソリューション会社である、スメレック・ナバラ社に相談しました。

「当社では、すべてのキャビネットと回路、ケーブル配線の電気設計とAllen-Bradley®製品の統合を実施しました」と、同社再生可能部門営業マネージャのフリオ・ブスティージョ氏は述べています。この会社はまた、エア・ウインドパワー社に機械制御のための補助パネルも提供しました。

ブスティージョ氏は、「最大限の効率で予想外の停止を招くことなく風力発電機の動作を管理およびモニタできるようにするために、すべての電気コンポーネントと自動コンポーネントに電力を供給する」という課題をロックウェル・オートメーションに持ちかけたと説明します。この「予想外の停止を招かない」という特長はエア・ウインドパワー社にとって不可欠なものです。

ボレアスNT社のインダストリアルエンジニア兼CTOであるホセ・サンチョ博士は、「当社では信頼性の高い電気システムを設置して、機械を確実に運用することを希望していました」と、説明します。そのためのソリューションは、ヨーロッパとアメリカの安全規格UL 508Aに準拠する必要がありました。

ソリューション

ロックウェル・オートメーションはこのプロトタイプに対し、単一のソリューションまたは製品という形ではなく、Allen-Bradleyラインのいくつかのコンポーネントという形で貢献しました。これらはすべて、この機械のエネルギー関連の優れた運用を実現するために必要となるものでした。

その例として、プログラマブル・オートメーション・コントローラ、分散型入力/出力装置、電源装置、コンタクタ、押しボタンなどが挙げられます。エネルギー関連の補助資材は概ねロックウェル・オートメーションから供給されました。

「ロックウェル・オートメーションから供給していただいた、機械の完全なモニタと制御に必要な製品をすべて使用しました。これにより、パワー・エレクトロニクス・コンバータにコマンドを送信して、風力発電機が必要となる動作曲線や、風に応じて必要とされる回転速度、抽出される電力、その他管理する必要のある変数を示すことができます」と、サンチョ氏は説明します。

これらすべてのコンポーネントとともに、風力発電機のプロトタイプには、Allen-Bradley CompactLogix™ PACが使用されています。これは、プログラミングソフトウェアとコントローラ、I/Oモジュールが密接に統合されており、スタートアップにかかる時間を短縮し、効率的で円滑な運用を促進します。

これらがすべてAllen-BradleyのPanelView™ Plus HMIで統合され、機械のステータス情報がシンプルなグラフィックフォーマットで表示されます。

結果

「風力発電機の設置を完了してテストを実施した直後から、このシステムでは最高の可用性を優れたエネルギー効率と信頼性で提供されることが実証されました。事実、一度も故障や予想外の停止は発生していません」と、サンチョ氏は明言します。

現在、風力発電機は自動モードで運用されているため、故障が検出された場合、その事象はエンジニアに通知されます。しかし、「これまでにそんなことは起こっていません」と、サンチョ氏は言います。

さらに、「ロックウェル・オートメーションの傘下に、風力発電機向けのオートメーションと全般的な制御システムを供給できる会社があり、このような機械に対する当社の厳しい要件に常に対応してくれています」とも述べています。ブスティージョ氏もこれと同じ意見で、「ロックウェル・オートメーションはいつでも強い味方として必要なサポートを提供し、この実装に協力してくれました」と、述べています。

この種の風力発電機は、エンドユーザが消費エネルギーの一部を自分で生成し光熱費を削減する機会を得ることができるため、現在のエネルギー生成事情では将来性が高いといえます。サンチョ氏は、「故障もなく、保守も不要で、高可用性と信頼性が保証される、つまり堅牢で最大の生産性を実現してくれる優れたシステムです」と結論づけました。

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