A szélerőmű-társaságok egyre mélyebb vizekbe merészkednek, a hagyományos szélmalom típusú turbina nem biztos, hogy a legmegfelelőbb megoldás. Ideje alternatívákat nézni.

A szélturbinákban hagyományosan pengék voltak, amelyek vízszintes tengely körül forognak, és ez a modern szélerőművekben továbbra is szabványos maradt. A hagyományos vízszintes tengelyű szélturbinák (HAWT) uralkodtak a szélenergia piacon, mind a szárazföldön, mind a tengerparti sekély vizekben.

A legjobb szélerőműparkok azonban gyakran a mélyebb tengerekben találhatók, távol a szél akadályaitól, a hajózási útvonalaktól, a nimby-tól és a vándorló madaraktól. A merev mereven rögzített tartószerkezetek előfordulhat, hogy az 50m-t meghaladó mélységben nem lehet gazdaságilag életképes, így a mérnökök inkább úszó alapokra fordulnak.

Ezek nagyon különböző körülmények között valósíthatók meg villamosenergia-termelés a szélből, ami újra felmerült érdeklődést mutatott az alternatív szélturbina-konfigurációk iránt. Amint a A Királyi Társaság filozófiai tranzakciói az egyik ilyen alternatíva a függőleges forgástengely elfogadása. Ezeket a mindig a szél felé néző turbinákat vertikális tengelyű szélturbináknak (VAWT) nevezzük.

Stabil szerkezetek

A hagyományos vízszintes tengelyű turbinák nagyon nehézek, a pengéket és az energiát előállító berendezéseket feltétlenül a torony tetejére kell rögzíteni. Egy nagy tengeri turbinában ez a rész több száz tonnát mérhet és 100m körül lehet a tengerszint felett.

Függőleges tengelyű turbinában a generációs rendszerek sokkal alacsonyabb magasságban lehetnek, még a torony alján is. Ez azt jelenti, hogy a VAWT-k súlypontja sokkal alacsonyabb.

A lebegő támaszokon ez az előny megnövekszik - gondolj csak arra, hogy mennyire stabil vagy, amikor a kenuzón ülsz, nem állsz rajta.

A generátorok leengedése sokkal hozzáférhetőbbé, könnyebben karbantarthatóvá vagy cserélhetővé teszi őket. Például egy VAWT esetén a munkavállalóknak csak egy kis távolságot kell mászniuk, hogy hozzáférjenek a gépekhez, ahelyett, hogy mászniuk kell az állandóan mozgó 100m toronyba.

A méret számít

Általában a nagyobb szélturbinák olcsóbb villamos energiát termelnek. Ennek eredményeként a turbinák egyre nagyobb és erősebbek lettek, különösen a tengeri területeken, ahol az 50m lapátok ma már rutinszerűek, és néhányuk egyenletes sokkal nagyobb.

De az ilyen horizontálisan forgó óriások hamarosan elérhetik korlátjukat. Ha figyelembe vesszük a penge tengelyét, amikor ez a penge vízszintes, akkor a gravitációs erő merőleges lesz rá, miközben a penge függőleges (felfelé), a gravitációs erő párhuzamos lesz a tengelygel és a penge gyökere felé mutat. Végül, amikor a penge ismét függőleges (lefelé), a gravitációs erő párhuzamos lesz a penge tengelyével, de most a hegy felé mutat. Néhány tanulmányok Állítsa be, hogy ez az oszcilláló gravitációs terhelés korlátozza a vízszintes tengelyű turbinák méretét.

A függőleges tengelyű turbinák megoldják ezt a problémát, mivel forogva állandó gravitációs erőt érnek el, mindig ugyanabba az irányba. Anélkül, hogy stressz lenne, ha az egyik végén feltartanák az 80m fém pengeket, a VAWT-k potenciálisan sokkal nagyobbok lehetnek.

Kutatás azt is bemutatta, hogy a szélerőműparkban a függőleges turbinák egymáshoz közelebb helyezhetők el. Tehát egy adott területen több VAWT telepíthető, és több villamos energiát termelnek, mint ha a HAWT-t használnák, ezáltal csökkentve a villamos energia költségeit.

A tengely forradalma

Tehát most felmerül a nyilvánvaló kérdés: miért nem használták még a VAWT-ket, ha ilyen előnyösek? A fő ok az, hogy ez még mindig új technológia. Noha a kutatók évtizedek óta nézik a függőleges tengelyeket, a technológia elsősorban az anyag- és csapágyrendszer korlátai miatt maradt le. A befektetők továbbra is biztonságos fogadásnak tekintik az ismert technológiát, és még a mélytengeri szélre nézve inkább hajlamosak vízszintes tengelyű turbinák támogatására úszó platformon.

Ugyanakkor mind a kormányok, mind az előretekintő társaságok beruháznak a VAWT-k potenciáljába a mélytengeri tengeri szélenergia területén. A Nova projekt, amelyet az Egyesült Királyság kormánya finanszírozott, bebizonyította, hogy a vertikális tengelyű offshore kereskedelem szempontjából életképes. Sandia National Laboratories, amelyet az Egyesült Államok energiaügyi minisztériuma támogat, és különféle EU által támogatott projektek szintén támogatták a technológiát.

Az ipari vállalatok, mint például a Brit VertAx Wind vagy a norvég Gwind, szintén követik a példát különböző koncepciók kidolgozása révén. A francia Nenuphar cég tovább hajtja a VAWT kialakítását, amelynek tervei (a cikk tetején látható) az első úszó szélerőmű telepítésére irányulnak. Marseille partjainál.

Az energiaszükséglet növekedésével minden lehetséges megoldást meg kell vizsgálnunk. A mélytengeri vízszintes tengelyű szélturbináknak nagy a lehetősége, hogy ezeknek a megoldásoknak az egyikét képezzék.

Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés
Olvassa el a eredeti cikk.

A szerzőkről

Maurizio Collu a Cranfield Egyetem Tengerparti Megújuló Energia Központjának oktatója. Dr. Collu a fejlett gépészmérnöki MSc kurzusaigazgatója, valamint a CEng, az MRINA és a MEI folyadékmechanika és töltés oktatója. Különösen részt vesz a feltörekvő úszó szélturbina-ipar tengeri támogató struktúráinak koncepcionális és előzetes tervezésében.

Michael Borg jelenleg posztdoktori kutatást végez a Dán Műszaki Egyetem Szélenergia Tanszékén az úszó vertikális tengelyű szélturbina koncepcióiról, amelyeket az EU által finanszírozott DeepWind és INFLOW projektek támogatnak.

Ajánlott könyv:

A természet vagyona: Hogyan fejlődik az üzleti élet és a társadalom a természetbe történő befektetés révén
írta Mark R. Tercek és Jonathan S. Adams.

Mit érdemel a természet? A kérdésre adott válasz - amelyet hagyományosan környezetvédelmi szempontból fogalmaznak meg - forradalmasítja az üzleti módszert. Ban ben A természet vagyona, Mark Tercek, a The Nature Conservancy vezérigazgatója és volt befektetési bankár, valamint Jonathan Adams tudományos író azt állítja, hogy a természet nemcsak az emberi jólét alapja, hanem a legokosabb kereskedelmi befektetés is, amelyet bármely vállalkozás vagy kormányzat megtehet. Az erdők, ártéri síkságok és az osztriga-zátonyok gyakran egyszerűen nyersanyagként vagy akadályokként tekinthetők a haladás érdekében, valójában ugyanolyan fontosak a jövőbeni jólétünk szempontjából, mint a technológia vagy a törvény vagy az üzleti innováció. A természet vagyona alapvető útmutatót kínál a világ gazdasági és környezeti jólétéhez.

Kattintson ide további információkért és / vagy megrendelheti ezt a könyvet az Amazonon.