Závod o největší větrnou turbínu světa

V současné době probíhá ve světě závod o sestrojení největší větrné turbíny. Odehrává se zejména mezi evropskými, americkými a čínskými výrobci. Všichni přitom musejí řešit složité technické problémy už při testování jednotlivých komponent. I ti největší experti přiznávají, že třeba jen pouhá manipulace s lopatkou dlouhou přes sto metrů je na hranici současných technických možností. Pokrok ve větrné energetice tak generuje rozvoj celé řady nových technických řešení v dalších oborech.

Pravidlo, že větší je lepší, platí především u větrných elektráren na moři. Projektanti navrhují mohutnější rotory a delší lopatky proto, aby turbína byla méně citlivá na kolísání větru, její výkon se dal lépe předvídat a fungovala i při nízkých rychlostech větru. Největší turbína na světě, kterou chce americká General Electric (GE) uvést na trh v roce 2021, bude mít výkon 12 MW, průměr rotoru 220 metrů a lopatku dlouhou 107 metrů. Měla by být schopná generovat až 67 GWh ročně. Pro dopravu turbíny na zkoušky na moře muselo testovací centrum použít velká plavidla a těžké mobilní jeřáby o hmotnosti až 250 tun. Série dynamických, statických a únavových testů má potvrdit, že turbína za dobu své životnosti vydrží až 100 milionů otáček. Celkem jde o několik milionů různých měření. 

Specializovaná testovací centra 

V současné době vzniká několik speciálních testovacích center zaměřených právě na obří větrníky. GE by už tento měsíc měla otevřít další unikátní technologické středisko ve Wieringerwerf na severu Nizozemska, které bude zkoumat především systémy fixující lopatky k náboji turbíny a umožňující jejich náklon, což pomůže maximalizovat využití energie větru. Očekává se, že pokrok v této oblasti umožní navrhovat ultra velké lopatky o délkách až okolo 120 metrů. 

Ověřování projektů 

Projekt na měření aerodynamiky velkých větrných turbín, první svého druhu na světě, odstartovala v německém Bremerhavenu společnost Fraunhofer IWES. Jako testovací vzorek bude sloužit větrná turbína Adwen o výkonu 8 MW a průměru rotoru 180 metrů. Cílem je posoudit, zda stávající výpočetní modely platí rovněž pro mamutí větrné turbíny na moři. Dosavadní výpočetní modely totiž vycházejí z dynamiky tekutin a jejich přesnost se ověřovala jen na menších turbínách. 

Předpovídání poruch 

Vědci z Technické univerzity v Dánsku zase na katedře větrné energie instalovali zkušební zařízení pro dynamické testy turbín na odhalení skrytých vad. Senzory zde sledují, jak v průběhu času a při změně zatížení narůstá poškození lopatek s předem vestavěnými vadami. Cílem projektu je vytvořit digitální dvojče každé lopatky, které by modelovalo její budoucí stav. Vědci očekávají, že tímto způsobem by řídicí středisko větrné farmy mohlo předpovědět poruchy lopatek dříve, než k nim dojde. 

Každý chce být první 

V závodě o největší mořský větrník dotírají na vedoucí General Electric další firmy. Letos v květnu představila svého obra Siemens Gamesa. Rotor má mít o dva metry větší průměr (222 metrů) a lopatka bude o metr delší (108 metrů) než turbína GE. Prototyp by měl být hotový v roce 2021 a komerční nasazení se očekává v roce 2024. Siemens Gamesa chce tímto krokem udržet více než 50% podíl na světovém trhu větrné energie. 

Pozadu nehodlá zůstat ani Čína. V červnu 2020 zveřejnila skupina MingYang Smart Energy Group projekt 11MW turbíny. Prototyp s průměrem rotoru 203 metrů chce mít společnost hotový v roce 2021 a komerční výrobu plánuje v roce 2022. Turbína bude mít hybridní lopatky ze skleněných a uhlíkových vláken dlouhé 99 metrů, převodovka dostane podobné parametry jako převodovky pro letecké motory. Kompaktní design by měl zajistit maximální izolaci vnitřku gondoly proti korozi způsobené slaným mořským vzduchem. 

Elektřina z větru hraje ve světové energetice stále větší roli. Celková instalovaná kapacita všech turbín na konci roku 2019 dosáhla 650,8 GW. V roce 2019 bylo přidáno 59,7 GW, což je víc než v roce 2018 (50,3 GW). Rok 2019 tak byl druhým nejsilnějším větrným rokem z hlediska tempa růstu, které bylo 10,1 %. Větrné turbíny na konci roku 2019 pokrývaly již více než 6 % celosvětové poptávky po elektřině. 

Zdroje:

https://www.nsenergybusiness.com/features/testing-wind-turbine-blades/

https://www.ge.com/renewableenergy/wind-energy/offshore-wind/haliade-x-offshore-turbine

https://wwindea.org/blog/2020/04/16/world-wind-capacity-at-650-gw/

https://www.iea.org/reports/offshore-wind

https://www.iea.org/reports/onshore-wind

https://www.windpowermonthly.com/article/1692761/ge-plans-tests-ever-larger-turbine-rotors

https://www.world-energy.org/article/2520.html

https://www.ge.com/news/press-releases/ges-largest-onshore-wind-turbine-prototype-installed-and-operating-netherlands

https://en.wind-turbine-models.com/turbines/1124-adwen-ad-8-180

https://www.world-energy.org/article/12828.html

https://www.bloomberg.com/news/articles/2020-05-19/battle-over-world-s-biggest-wind-turbine-is-heating-up

https://www.siemensgamesa.com/newsroom/2020/05/200519-siemens-gamesa-turbine-14-222-dd

https://www.nsenergybusiness.com/news/mingyang-myse11-203-offshore-wind-turbine/