Tripod Và Các Loại Chân đế điện Gió Ngoài Khơi - DGwelding

Căn cứ theo công suất Turbine và phần chiều sâu mực nước của khu vực đặt trụ điện, có 3 nhóm chân đế cột điện gió phổ biến, đó là: Loại Monopile, Jacket Tripile và loại Tripod. Tripod là một dạng chân đế được sử dụng với những vùng biển có mực nước trong khoảng từ 30-60m. Cấu tạo gồm có phần ống trục chính với phần thân ống trên, và phần thân dưới. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu để biết rõ hơn về các nhóm này.

1. Xu thế ngành năng lượng điện gió

Ngành năng lượng gió đang được quan tâm và ưu tiên đầu tư lớn ở Nhật, Hàn Quốc, Trung Quốc, Úc,… và một số quốc gia ở Châu Âu (UK, Đức, Đan Mạch) và Mỹ… Năm 2015, chính phủ Việt Nam đã thông qua chiến lược phát triển nguồn năng lượng tái tạo 2016-2030 tầm nhìn 2050, hàng loạt các dự án điện gió trên bờ và ngoài khơi (offshore) sẽ được thực hiện, như:

Dự án điện gió khu vực Bắc Trung bộ (Hướng Linh, Hướng Hiệp, TNC Quảng Trị, AMACCAO, Tân Hợp LIG Hướng Hóa, Hải Anh, Tài Tâm, Hoàng Hải, Trang trại phong điện HBRE, cụm trang trại điện gió B&T)…

Dự án điện gió khu vực Nam Trung bộ (Điện gió 7A, Đầm Nại, Lợi Hải, Ninh Thuận, Công Hải, Phước Hữu – Duyên Hải BIM), …

Điện gió khu vực Tây Nguyên (Ea Nam, Đăk Hòa, Chơ Long, Yang Trung, Hưng Hải Gia Lai, Ia Le, Nhơn Hòa…), …

Điện gió khu vực Tây Nam Bộ (Đông Hải, Hòa Bình, Hải Phong, Thạnh Phú, Sóc Trăng, Phú Cường)…

Khác biệt với các dự án điện gió trên bờ, các dự án điện gió ngoài khơi đòi hỏi yêu cầu cao và nghiêm ngặt hơn về mặt kết cấu, đặc biệt là kết cấu phần chân đế cho cột điện gió. Bởi lẽ, các kết cấu này phải nằm sâu dưới mực nước biển và chịu các điều kiện làm việc khắc nghiệt hơn so với các trụ điện gió làm việc trên bờ.

2. Phân loại chân đế trụ điện gió ngoài khơi

Thông thường, các kết cấu trụ điện gió ngoài khơi (offshore wind) được biết đến với ưu thế tạo ra được nguồn năng lượng điện lớn hơn so với điện gió trên bờ (onshore wind) vì có nguồn năng lượng gió dồi dào hơn.

Trong giải pháp trụ điện gió ngoài khơi, cấu tạo của kết cấu bao gồm 3 phần chính: Phần Trụ điện gió (tower) nằm phía trên mặt nước biển, phần kết cấu chân đế (support structure) nằm ngay phía dưới mặt nước biển, và phần chân móng (foundation) liên kết phần chân đế với phần đáy biển. Một bài toán đặt ra cho các nhà sản xuất đó là chi phí sản xuất, lắp đặt phần kết cấu chân đế (support structure) với phần móng là một thách thức đối với các đơn vị sản xuất và thi công.

Để tối ưu lợi thế năng lượng gió ngoài khơi, các Turbine gần đây có xu hướng nâng cao công suất tới 8MW-12MW. Điều này cũng yêu cầu phần kết cấu chân đế cũng đòi hỏi phải có chiều dày lớn hơn. Thông thường, căn cứ theo công suất Turbine và phần chiều sâu mực nước của khu vực đặt trụ điện, người ta chia ra làm 3 nhóm chân đế cho cột điện gió phổ biến, đó là: Loại Monopile (vùng nước nông từ 10-30m), và loại Tripod hoặc Jacket Tripile cho những vùng biển có chiều sâu trên 30 – 60m.

Ngoài ra, còn có một số dạng chân đế tự trọng (gravity based structure) sử dụng ở những vùng biển có địa thế chắc chắn hoặc một số dạng kết cấu nổi (floating structure) đã được nghiên cứu phát triển và đã được triển khai hạn chế trong một số dự án của Nhật, Đức, Đan Mạch…

Mặc dù phần lớn các tiêu chí về thiết kế chân đế cột điện gió là giống với chân đế giàn khoan khai thác dầu khí. Nhưng các tải trọng tác động lên kết cấu chân đế cho điện gió thì khác so với chân đế giàn khoan. Theo tính toán có tới 31 loại tải trọng tác động lên chân đế của trụ điện gió cần phải tính tới khi thiết kế. Ngoài ra các yêu cầu về khả năng ứng dụng để kết nối lưới điện trong nông trại điện gió cũng khác so với yêu cầu của chân đế giàn khoan dầu khí.

Vì vậy, các kết cấu chân đế cho trụ điện gió ngoài khơi sẽ phải thiết kế vừa đủ cứng vững để chịu được các loại tải trọng, vừa phải tính toán tới việc thuận lợi cho gia công và lắp đặt nhanh…

3. Chân đế Tripod

Tripod là một dạng chân đế được sử dụng với những vùng biển có mực nước trong khoảng từ 30-60m. Cấu tạo gồm có phần ống trục chính (mono-pile/ column), với phần thân ống trên được nối với 3 chân (leg), và phần thân dưới của ống trục chính nối với 3 ống giằng (brace). Cả 3 chân và 3 ống giằng được nối với ống nối cọc (pile sleeve).

Tùy vào công suất turbin cũng như chiều sâu vùng biển đặt trụ điện gió, các kết cấu của Tripod sẽ yêu cầu về chiều dày khác nhau, cũng như yêu cầu khác nhau về mác vật liệu. Phần lớn khu vực điện gió ngoài khơi ở Châu âu sử dụng các loại vật liệu thép điện gió như: S195, S235, S275, S355, S420 và S460. Trong đó, Nhóm S235, S275 và S355 là ba nhóm thép phổ biến nhất được sử dụng trong kết cấu Tripod offshore.

Phần lớn các kết cấu thép sử dụng trong điện gió và kết cấu tripod đều có chiều dày lớn, dao động từ 40-150mm. Các nghiên cứu cũng như thực tế đã chỉ ra rằng, với chi tiết có chiều dày càng lớn, thì khả năng bị phá hủy giòn cao hơn so với phôi mỏng khi làm việc ở nhiệt độ thấp, điều này dẫn tới nguy cơ nứt và phá hỏng kết cấu trong điều kiện chịu tải trọng và làm việc dưới nhiệt độ thay đổi của môi trường. Bởi vậy, yêu cầu về công nghệ và kỹ thuật hàn phù hợp để đáp ứng được cả yêu cầu về năng suất, chất lượng sản phẩm là một điều vô cùng quan trọng và cần thiết.

Trên đây là những chia sẻ về chân đế trụ điện gió ngoài khơi của DG Welding, nếu có bất kỳ thắc mắc nào vui lòng liện hệ cho chúng tôi để nhận được giải đáp tốt nhất. Cảm ơn các bạn đã quan tâm.