csütörtök, május 23, 2019
728x90 EU Imagery

Generációs ugrás jön a szélerőműveknél, a 2030-as évekre vizionált álmok válhatnak már most. A nagyobb szélturbina a jobb – szólt eddig az alaptétel. Így egyszerűnek tűnt a matek: ugyanazon a területen több szélenergia termelhető, ha nagyobb lapátokkal forog a rotor, és nagyobb teljesítményű generátort hajt meg. De úgy is, ha a termelőegység magasabbra kerül – mert ott erősebben fúj a szél. Ez idáig e tényezők kombinációja jelölte ki a növekedési pályát, ám ennek költségvonzata, valamint technológiai kihívásai lassan elérik a megtérülési, illetve a műszaki észszerűség határait.

Az amerikai GE éppen 400 millió dollárt forgat be gigaszélerőmű-prototípusának kifejlesztésébe; ha a 12 megawattos Haliade-X 2021-re gyártáséretté válik, olyan magas lesz (260 méter), és olyan óriási (107 méteres) lapátokat forgat majd, hogy minden tornyot külön-külön jelölni kell a repülési térképeken. Cserébe, ha például az Északi-tengeren munkába állítanak egyet, az évente 16 ezer német háztartásénak megfelelő energiaszükségletet fedezhet, ami 45 százalékkal több a jelenlegi legnagyobb offshore (nem szárazföldön lévő) szélerőművek kapacitásánál.

Az erősebb, hatékonyabb, tartósabb és költséghatékonyabb turbina építésének szándéka évek óta erőteljes innovációs örvényt tart fenn az iparág körül. De azt a technológiának az emberiségre gyakorolt hatásait kutató Richard van Hooijdonk sem gondolta volna, amikor két éve sorra vette a szélenergia-ipar hat legfontosabb innovációs tételét, hogy ezek egyikének megvalósulása – az alacsony szélsebesség mellett is stabilan termelő turbinák megjelenése – nem várat magára a 2030-as évekig.

Olyannyira nem, hogy a gyártók már most sorozatkész megoldásokra tudnak megrendeléseket felvenni. A valós idejű adatgyűjtés és vezérlés terjedésének, a szélenergia-betakarítás maximalizálását célzó digitális megoldásoknak ebben éppen olyan fontos szerepük van, mint például az USA-beli Sandia kutatóközpontban évek óta zajló terhelés-összehangolási kutatásoknak. Ez utóbbi kísérletek célja az ultrakönnyű rotorok, illetve a lapátvégi csúcsfeszültségek és anyagfáradási problémák megoldása.

tajfun1
De az ugyancsak amerikai National Renewable Energy Laboratoryval is lehet példálózni, mely a megbízhatóbb, tartósabb, mégis kisebb tömegű sebességváltó-technológiák fejlesztésén dolgozik. A GE pedig az ecoRotr néven ismert aerodinamikai csomagjának köszönhetően – amelyben a rotorkupolát úgy alakították át, hogy az azt érő szelet a burkolat a pengék felé irányítsa – 3 százalék körüli teljesítménynövekedést tudott felmutatni.

A felpörgetett fejlődés hozadéka, hogy miközben a világ legnagyobb szélerőmű-építőjévé vált Siemens 2013-as kalkulációja szerint a fajlagos termelési árak még 2020-ban is csak megközelítik majd az atomerőművekét, a lélektaninak tekintett 100 euró/megawatt helyett már ma 60 euró környékén járunk. Ez az út vezetett a szárazfödi szélerőművek fejlődéséhez is, ahol a tengeri platformokhoz képest egy sor nem technikai kritériumnak – mint a látvány, a közlekedési vagy infrastrukturális akadályok, a földhasználat kérdése, a madarak vonulása, az árnyék problémája – is meg kell felelni.

A legfőbb akadályt, hogy a rendszerek a kisebb szélsebességből nem tudtak kellő mennyiségű energiát kinyerni, technológiai újítások – például a nagyobb tornyok, rotorok és lapátok, a hatékonyabb vezérlés – már eltakarították. Ezt tanúsítja a Nature című tudományos folyóiratban nemrég megjelent beszámoló. A Finn Akadémia Stratégiai Kutatási Tanácsa által támogatott projektben a VTT Műszaki Kutatóközpont az ország szélenergia-potenciálját megvizsgálva arra jutott, hogy az új generációs szélturbinák drasztikusan átrajzolhatják az észak-európai ország energetikáját.

A kisebb sebességű szélben is észszerűen hatékony berendezések ugyanis számos korábbi korlátozó tényezőt kihúztak az egyenletből. A nagyobb magasságnak köszönhetően (a 2004-ben átlagosan 90 méteres rotormagasság mostanra 136 méterre nőtt) például nem kell már feltétlenül nyitott térségben felállítani az egységeket; a nagyobb rotorok, hosszabb lapátok és magasabb tornyok akár erdős területen is képesek begyűjteni a kellő energiamennyiséget. Az optimális termelési sáv alját jelentő szélsebesség tíz év alatt 13,5-ről 11 méter/másodpercre csökkent; a magasabb széltornyok kisebb szélben is több áramot képesek termelni, és alacsonyabb szélsebességnél érik el a termelési optimumukat. Vagyis eddig alkalmatlannak tartott helyszínekre is érdemes lehet tornyokat telepíteni.

tajfun2
A nagyobb méret és teljesítmény – például a dán Vestas 2 megawattos turbinatípusa mostanra 3,45 megawattosra hízott – kisebb „turbinasűrűséget” követel. Az új technológia telepítése persze drágább, mint a korábbié, de ötszörös teljesítményre lehet képes. Az új módi szerint készült turbinákkal már akár Finnország teljes villamosenergia-fogyasztását (86 terawattóra) fedezni lehetne. „A legfontosabb kérdés az, hogy milyen mértékben valósul meg ez a lehetőség. A szélenergia széles körű felhasználása újfajta megoldásokat igényel az egész villamosenergia-rendszerben” – szögezte le a tanulmányt jegyző tudós, Erkka Rinne. A VTT kutatói optimizmusának része ugyan a sarkvidéki szélenergia kiaknázhatóbbá válása is, de a finnországihoz hasonló előnyöket máshol is lehet találni. Befejezéséhez ért a japán Atsushi Shimizu tájfunra tervezett, függőleges tengelyű, extramasszív turbinájának tervezése, illetve a tesztturbinapark építése, melyről a mérnökcsapat úgy tartja, hogy egy-egy tájfunt megzabolázva akár 50 évre elegendő energiát is képes lehet begyűjteni.

Már „csak” az energia tárolását kellene megoldani. Ugyancsak a pilot végére ért a németországi Felső-Pfalzban a GE és a Max Bögl Wind AG szél plusz víz hibrid erőművének építése, mely azt hivatott demonstrálni, hogy a két módszer együttes használata lehetővé teszi az egyenletesebb energiabetáplálást a hálózatba. Az alaszkai Fairbanks mellett évek óta tesztelt, óriási héliumlufiba tervezett, 300–400 méter magasra is felereszthető – s így a földközelinél akár nyolcszor erősebb szélben működő – lebegő szélerőmű létjogosultságát is egyre kevésbé lehet kétségbe vonni.

De az innováció a méretezési kérdésekben is rohamléptekkel halad az univerzális megoldások felé: a spanyol Vortex lapát nélküli, óriási szalmaszálra hasonlító, akár háztetőre szerelhető olcsó spirálturbinája is már közel szériaérett. Egy lépéssel még előrébb jár a holland Vetar, mely egyenesen a „zöld okosvárosoknak” ajánlja új generációs HAWT turbináját. A könnyen mobilizálható, városi környezetben is használható, egy kisebb társasház igényeit kiszolgálni képes 15 kW-os szélturbina legfeljebb 3,6 méteres lapátátmérővel dolgozik – viszont két rotorral. Ezek ellentétes irányban forognak, aminek köszönhetően meglepően halkan működnek. Ráadásul a rendszer madár- és denevérbarát is.

Forrás: HVG

Figyelem! A cikkhez hozzáfűzött hozzászólások nem a RoTaPress.us nézeteit tükrözik. A szerkesztőség mindössze a hírek publikációjával foglalkozik, a kommenteket nem tudja befolyásolni - azok az olvasók személyes véleményét tartalmazzák. Kérjük, kulturáltan, mások személyiségi jogainak és jó hírnevének tiszteletben tartásával kommenteljenek!

Kövess bennünket a Facebookon!