Nowy zwrot w pływającej energetyce wiatrowej

Turbiny wiatrowe przymocowane do pływających boi mogą wykorzystać silniejsze, trwalsze wiatry na otwartym oceanie. Jednak pływaki używane obecnie w takich głębokowodnych instalacjach mogą okazać się zaporowo drogie, ponieważ boje potrzebne do utrzymania ich nad wodą są ogromne. Teraz projekt we Francji stawia konstrukcję turbiny na głowie, co deweloperzy mają nadzieję, że będzie tanią alternatywą.

Lepsza równowaga: Turbiny wiatrowe o pionowej osi, takie jak ten prototyp opracowany przez firmę Nenufar, mogą sprawić, że wiatr na morzu będzie bardziej ekonomiczny.

Francuska firma inżynieryjna Technip i energetyka wiatrowa Nenuphar niedawno ogłosiła Vertiwind, dwumegawatową turbinę wiatrową, którą planują unosić na wodach Morza Śródziemnego do końca 2013 roku. Projekt wykorzystuje turbinę z wałem głównego wirnika, który jest ustawiony pionowo, jak bączek, a nie poziomo, jak w konwencjonalnej turbinie wiatrowej.

Zaletą konstrukcji z osią pionową jest obniżenie środka ciężkości turbiny. Konstrukcja Vertiwind ma 100 metrów wysokości, ale ważący 50 ton generator umieszcza wewnątrz szczelnej rury pod obracającymi się łopatami turbiny, 20 metrów nad poziomem morza. Dzięki temu turbina jest mniej ciężka od góry, co pozwala na znacznie mniejszy system flotacji, który rozciągałby się zaledwie dziewięć metrów pod powierzchnią oceanu.

Natomiast turbina o osi poziomej o tej samej mocy wyjściowej i łopatach osiągających również wysokość 100 metrów wymagałaby, aby jej generator znajdował się 60 metrów nad poziomem morza. Boja zbudowana przez Technip dla prototypu pływającej turbiny o mocy 2,3 megawata, należącej do norweskiej firmy energetycznej Statoil, rozciąga się 100 metrów pod powierzchnią.

Dzięki osi pionowej oszczędzasz dużo materiału, mówi Stephane His, wiceprezes ds. biopaliw i energii odnawialnej w Technip. Ale co więcej, ułatwiasz proces instalacji samej maszyny.

Technip i Nenuphar planują zbudować dwie turbiny o osi pionowej o mocy dwóch megawatów każda, jedną na lądzie i jedną na morzu, za cenę 28 milionów dolarów. Liczba ta jest nadal znacznie większa niż w przypadku turbin płytkowodnych przymocowanych do dna morskiego (które kosztują około 5 milionów dolarów za megawat), ale znacznie mniej niż około 70 milionów dolarów wydanych na budowę prototypu należącego do Statoil w celu budowy, wdrożenia i bieżących badań.

Kontynuując projekt z osią pionową, Vertiwind korzysta z technologii, która została prawie porzucona dla lądowej energetyki wiatrowej ponad dekadę temu. Konstrukcje z osią pionową, które są z natury nisko nad ziemią, zwykle nie mogą konkurować z wyższymi poziomymi turbinami wiatrowymi, które łapią silniejsze wiatry na większych wysokościach.

Powinno to być mniej niekorzystne na morzu, ponieważ prędkość wiatru rośnie mniej wraz z wysokością nad otwartymi wodami niż na lądzie, mówi Walter Musial, który prowadzi badania nad morską energią wiatrową w Departamencie Energii Stanów Zjednoczonych. Krajowe Laboratorium Energii Odnawialnej w Golden w stanie Kolorado.

Musial ma jednak wątpliwości co do projektu, który realizuje Vertiwind. Zbudowano kilka wielkoskalowych turbin o osi pionowej, a wszystkie miały zakrzywioną łopatkę, która łączy się z głównym wałem turbiny na górze i na dole łopatki, w ten sposób równomiernie rozkładając obciążenie na konstrukcję, mówi Musial. Vertiwind jednak użyje konstrukcji z prostym ostrzem, która jest połączona z centralnym wałem tylko za pomocą dwóch podpór lub rozpórek w dolnej części ostrza.

To ostrze ugina się podczas obracania się pod wpływem siły odśrodkowej, a połączenia tych rozpórek przenoszą całe obciążenie, mówi Musial. Te złącza są wbijane – to najtrudniejszy aspekt inżynieryjny tego projektu.

Dyrektor generalny Nenuphar, Charles Smadja, jest przekonany, że projekt poradzi sobie z obciążeniem, opierając się na testach 35-kilowatowego prototypu, który obraca się z większą prędkością. Smadja przyznaje jednak, że zwiększenie mocy do dwumegawatowej turbiny będzie stanowić nowe wyzwania. Mówi, że to, co można zrobić właściwie na małą skalę, może być trudne do zrobienia na bardzo dużą skalę.

ukryć