फ्लोटिंग ऑफशोर विंड के लिए सबसी रीडिज़ाइन का काम चल रहा है

अपतटीय तैरता हुआ पवन फार्म जो MECON कलेक्टर हब का उपयोग करता है छवि सौजन्य: बेकर ह्यूजेस

66kV उच्च वोल्टेज वेट मेट कनेक्टर, जो वर्तमान में बेकर ह्यूजेस द्वारा तकनीकी योग्यता प्राप्त करने की प्रक्रिया से गुजर रहा है, का वजन लगभग एक टन है, तथा इसमें 40 लीटर से अधिक डाइइलेक्ट्रिक तेल है, जो 1,200 वर्ग मिलीमीटर व्यास तक के तांबे के केबल की सुरक्षा करता है।

कनेक्टर को समुद्र तल पर तैरते पवन टर्बाइनों से आने वाले गतिशील केबल के अंत में लगाने के लिए डिजाइन किया गया है, तथा इसे एक कलेक्टर हब से जोड़ा गया है, जो अंततः उत्पादित ऊर्जा के मेगावाट को एक उप-समुद्री सबस्टेशन तक पहुंचाता है, तथा फिर तट तक पहुंचाता है।

बहुत कुछ गलत हो सकता है।

स्थिर अपतटीय पवन ऊर्जा के लिए केबल विफलता एक उच्च लागत वाली समस्या है, भले ही तेल और गैस अनुप्रयोगों की तरह इसमें स्थिर केबलिंग शामिल हो। जब फ्लोटिंग पवन उद्योग आगे बढ़ेगा तो गतिशील केबल विफलताएँ और भी आम होने की उम्मीद है।

बेकर ह्यूजेस ने केबल विफलता के प्रभाव को कम करने के लिए अपने मरीन इलेक्ट्रिकल कनेक्टर (MECON) हाई वोल्टेज AC वेट मेट कनेक्टर की पावर रेंज को फिर से डिजाइन करने और बढ़ाने के लिए अपने तेल और गैस अनुभव का लाभ उठाया है। कंपनी के तीन-चरण वाले वेट मेट कनेक्टर तीन कनेक्शनों को एक ही आवास में समेकित करते हैं, जिससे उद्योग में दूसरों द्वारा उपयोग किए जाने वाले एकल-चरण कनेक्टर की तुलना में संभावित रिसाव पथों को कम करते हुए इन्सुलेशन द्रव की सफाई को अनुकूलित किया जाता है। इन्हें हर केबल के लिए तीन कनेक्शन की आवश्यकता होती है और इसलिए तीन संभावित रिसाव पथ बनते हैं।

बेकर ह्यूजेस में ऑफशोर पावर सिस्टम के उत्पाद प्रबंधक माइक बर्च कहते हैं, "यदि आप अन्य तकनीकों को देखें, तो एक कनेक्शन फ्रेम के अंदर तीन अलग-अलग कनेक्शन होते हैं जो एक ही कनेक्टर की तरह दिखते हैं। हमारे सिस्टम का लाभ यह है कि सभी तीन अलग-अलग चरण कनेक्शन वास्तव में एक ही मैकेनिकल कनेक्टर में हैं।"

हमारे तारा विन्यास के लिए, एक पंक्ति में कभी भी एक से अधिक तारे नहीं होते, इसलिए सम्पूर्ण क्षेत्र को एक आकार में मानकीकृत किया जा सकता है, जो आमतौर पर 95 या 150 वर्ग मिलीमीटर होता है।
छवि सौजन्य: बेकर ह्यूजेस

कनेक्टर ROV फ्लशेबल हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें ROV द्वारा स्थापित किया जा सकता है जो किसी भी मलबे को हटाने के लिए पहले कनेक्टर-कलेक्टर इंटरफ़ेस को समुद्री जल से फ्लश करता है। इसके बाद डाइइलेक्ट्रिक तेल को इंजेक्ट करने से पहले ताजे पानी से फ्लशिंग की जाती है और फिर इथेनॉल डाला जाता है। तेल विद्युत कनेक्शन शुरू करता है और उसे अलग करता है।

बेकर ह्यूजेस अपने वेट मेट कनेक्टर को मूल 12kV संस्करण से बढ़ा रहा है, जिसका पहली बार 1999 में तेल और गैस में इस्तेमाल किया गया था, 36kV तक और अब फ्लोटिंग विंड अनुप्रयोगों के लिए 66kV तक। कंपनी को ऊर्जा की बड़ी कंपनियों द्वारा सहायता दी जा रही है जो संभावित रूप से अभी तक तैनात नहीं किए जाने वाले कनेक्टरों में रुचि रखती हैं। बिर्च कहते हैं कि उनका इनपुट अमूल्य रहा है, क्योंकि मौजूदा IEC मानक केवल 36kV तक के कनेक्टरों को कवर करते हैं और उद्योग को एक योग्यता मैट्रिक्स की आवश्यकता है जिसे व्यापक रूप से स्वीकार किया जाएगा।

कनेक्टर एक सबसी कलेक्टर हब से जुड़ते हैं। यहाँ बेकर ह्यूजेस ने सरलता का लक्ष्य रखा है, कम से कम पहली पीढ़ी के उपकरणों के लिए, इसलिए कलेक्टर हब अनिवार्य रूप से एक तेल से भरा हुआ घेरा है जिसके बाहर गीले कनेक्टर हैं। "हमारे MECON कलेक्टर के अंदर कोई हिलने वाला हिस्सा नहीं है, बॉक्स के अंदर कुछ भी स्मार्ट नहीं है, यह बस कई इनपुट के माध्यम से बिजली एकत्र करता है और इसे एक आउटपुट के माध्यम से निर्यात करता है।"

आंतरिक डिस्कनेक्टर तकनीक के साथ मेकॉन वेट कनेक्ट
छवि सौजन्य बेकर ह्यूजेस चूंकि कलेक्टर पर कोई परिभाषित स्विच गियर नहीं है, इसलिए बेकर ह्यूजेस वेट कनेक्ट एक आंतरिक डिस्कनेक्टर के माध्यम से यह कार्यक्षमता प्रदान करता है जिसे ROV के माध्यम से संचालित किया जाता है और इसे सरणी के बंद होने के बाद कनेक्टर में स्विच का उपयोग करके केबल को अलग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। कलेक्टर हब में स्विच होने के लिए संक्रमण ताकि कार्य को दूर से और विद्युत भार के तहत किया जा सके, समय के साथ आ सकता है, लेकिन अभी के लिए बिर्च का मानना है कि उद्योग को सादगी और कम लागत की आवश्यकता है।

डिज़ाइन की सादगी इसके महत्व को झुठलाती है, क्योंकि कई टर्बाइन सीधे कलेक्टर हब से जुड़े होने के कारण डेज़ी-चेनिंग केबल से जुड़ी समस्याएँ दूर हो जाती हैं। वर्तमान में निश्चित अपतटीय पवन के लिए उपयोग किया जाता है, यदि डेज़ी-चेन में किसी भी बिंदु पर केबल विफल हो जाती है, तो पूरी ट्रेन से बिजली खो सकती है, लेकिन कलेक्टर हब एक स्टार कॉन्फ़िगरेशन को सक्षम करता है जहाँ प्रत्येक टर्बाइन अन्य टर्बाइनों से स्वतंत्र रूप से कलेक्टर हब से जुड़ा होता है।

"अगर आप स्टार कॉन्फ़िगरेशन को देखें, तो यह स्पष्ट रूप से उपलब्धता के साथ लाभ देता है क्योंकि आप कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर एक व्यक्तिगत टरबाइन या टर्बाइनों के समूह को अलग कर सकते हैं। इसका दूसरा हिस्सा यह है कि चूँकि आपके पास श्रृंखला में कई टर्बाइन नहीं हैं, इसलिए आप केबलों के आकार को कम कर सकते हैं और एक आकार पर मानकीकरण कर सकते हैं।"

डेजी चेन में, केबल का व्यास तांबे के 95 वर्ग मिलीमीटर से शुरू हो सकता है, फिर 300 और फिर, मान लीजिए, 1,000 तक बढ़ सकता है, क्योंकि प्रत्येक टरबाइन से प्राप्त शक्ति को सरणी के साथ एकत्रित किया जाता है।

"हमारे स्टार कॉन्फ़िगरेशन के लिए, हमारे पास एक ही लाइन में कभी भी एक से ज़्यादा केबल नहीं होती हैं, इसलिए पूरे क्षेत्र को एक आकार में मानकीकृत किया जा सकता है, आमतौर पर 95 या 150 वर्ग मिलीमीटर। 1,000 वर्ग मिलीमीटर और 95 वर्ग मिलीमीटर के बीच लागत में बहुत बड़ा अंतर है। यह CAPEX का लाभ है, लेकिन OPEX का एक नज़रिया भी है। इसका मतलब है कि आपको स्टॉक में सिर्फ़ एक केबल साइज़ रखने की ज़रूरत है।"

परिसंपत्तियों के लिए उच्च वोल्टेज एसी पवन ऊर्जा।
छवि सौजन्य: बेकर ह्यूजेस

बर्च कहते हैं कि इस तरह का मानकीकरण तेजी से बढ़ते फ्लोटिंग विंड मार्केट की व्यवहार्यता के लिए महत्वपूर्ण है। "तेल और गैस उद्योग के विपरीत, हम फ्लोटिंग विंड में कस्टम सिस्टम नहीं बना सकते हैं - नवीकरणीय ऊर्जा के लिए मार्जिन बहुत कम है। हमें संरचित बिल्डिंग ब्लॉक्स की आवश्यकता है - कनेक्टर, कलेक्टर हब, टर्बाइन - यह पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं को प्राप्त करने का एकमात्र तरीका है जो ऊर्जा की समतल लागत को कम कर सकता है।" नए कनेक्टर के लिए उत्पाद योग्यता अगले साल पूरी होने की उम्मीद है, बर्च द्वारा 2027 से अनुमानित फ्लोटिंग विंड मार्केट के नाटकीय विकास के लिए समय पर। "भविष्य आशाजनक है, अनुमान है कि 2050 तक फ्लोटिंग विंड क्षमता लगभग 270GW स्थापित की जाएगी। प्रति टर्बाइन औसतन 15MW पर, इसे प्राप्त करने के लिए अगले 25 वर्षों तक सालाना 700 से अधिक फ्लोटिंग विंड टर्बाइन लगाने की आवश्यकता होगी।"

बर्च को कई संभावित विन्यासों का पूर्वानुमान है। बेकर ह्यूजेस सबसी डिज़ाइन टर्बाइन ऊर्जा को ऑनशोर ग्रिड या इसके अतिरिक्त अपतटीय प्रतिष्ठानों या पावर-टू-एक्स प्लेटफ़ॉर्म तक ले जा सकता है। इसका उपयोग ज्वारीय सरणियों के लिए भी किया जा सकता है, एक ऐसा अवसर जिसे बर्च कुछ अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त मानता है, जैसे कि द्वीपों को बिजली प्रदान करना। तट पर लंबी दूरी की ऊर्जा परिवहन के लिए, सिस्टम में मिडपॉइंट रिएक्टर भी शामिल हो सकते हैं जो निर्यात केबल के माध्यम से संचरण की अखंडता को फिर से स्थापित करते हैं ताकि सबस्टेशन से तट तक लगभग 100-150 किलोमीटर की वर्तमान सीमा को बढ़ाया जा सके।

भविष्य में और भी कनेक्टर विकास की उम्मीद है। "आज हम 66kV की उम्मीद कर रहे हैं, लेकिन 20MW टर्बाइन आने वाले हैं, जिसके लिए 132kV की आवश्यकता होगी। इनमें से कुछ क्षेत्र इन बहुत बड़ी टर्बाइनों के बिना आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं होंगे।"