Eljöhet a lapát nélküli szélerőművek kora
Eljöhet a lapát nélküli szélerőművek kora

Akárcsak a napelemeknél, a szélenergiánál is elengedhetetlen a műszaki újítások folyamatos fejlesztése, hogy még nagyobb hatásfokot tudjunk elérni, és így kielégítsük energiaigényünket. A mérnökök és startup-ok új irányokon dolgoznak, így eljuthatunk a lapát nélküli szélerőművekig is.

Megvan a potenciál a technológiai újításokban

A trendet számos ígéretes innováció felgyorsíthatja, ilyen például a tengeri (offshore) telepítést lehetővé tevő lebegő technológia, amely mind a szélenergia, mind a napenergia esetében “game-changer” potenciállal bír. A parttól távolabbi, mélyebb nyílt vizekben való telepítést nem csak jóval olcsóbbá, de sok esetben egyáltalán megvalósíthatóvá teszi. Márpedig az offshore szélenergia hatalmas, ma még közel sem kihasznált potenciállal rendelkezik, amely például Európa esetében messze felülmúlja a villamosenergia-igényt. Ennek kiaknázása nem utolsó sorban attól függ, hogy a ma még kizárólag a sekély vizekben rögzített talapzatokra telepített turbináktól függő iparágnak sikerül-e tömegesíteni az úszó alapokon termelő szélerőmű technológiát. Miután számos cég folytat ilyen irányú fejlesztéseket, egyebek mellett a Bechtel és a Hexikon, erre jó esély mutatkozik.

szélenergia
A tengerre telepített rendszerekben van a jövő
Forrás: Hexicon/Energy Industry Review

Minél nagyobb, annál jobb

Miközben újabb és újabb szélerőmű-farmok létesülnek, egyre több régebben épült park turbináit cserélik le még élettartamuk lejárta előtt hatékonyabb, nagyobb teljesítményű új turbinákra. Ezeket egyre magasabb tornyok tetejére helyezik, egyre hosszabb lapátokkal látják el, ami egyre erősebb kompozit anyagok használatát is megköveteli. Így az egyes turbinák a korábbinál több szelet tudnak elektromossággá konvertálni, mindez pedig az áramtermelés költségét is csökkenti.

A gyártók egymást túllicitálva építik a nagyobbnál nagyobb erőműveket. Az új csúcstartó a Vestas Wind Systems, amelynek 2024-tól telepítendő óriás offshore szélturbinája 261 méter magas lesz, lapátjai hossza elérik a 115,5 métert, teljesítménye pedig a 15 MW-ot. Egyetlen ilyen gigantikus turbina annyi villamos energiát lesz képes termelni évente, amennyi fedezi 20 ezer háztartás áramigényét. Az NREL részvételével azonban már dolgoznak egy 206 méteres lapátokkal rendelkező turbina és a szélviszonyokhoz jobban alkalmazkodó flexibilis rotor kifejlesztésén is.

Tájfun biztos, lapát nélküli szélerőművek

Az új turbinák nemcsak a korábbiakhoz képest alacsonyabb sebességű szélből képesek energiát kinyerni, de a szélviharban is. Míg a propellerekkel felszerelt szélerőműveket jellemzően 90 kilométer/óra szélsebesség felett le kell állítani a személyi és anyagi károk elkerülése érdekében, addig a Challenergy nevű japán startup által megalkotott függőleges tengelyű turbina még közel 150 kilométer/óra szélsebesség mellett is termelhet. A tájfunbiztos, Magnus névre keresztelt berendezést első körben a délkelet-ázsiai szigetvilágban tervezik telepíteni. További terjedésének egyelőre határt szab kis teljesítménye (10 kW) és a tipikus szélturbinához képest kétszeres áramtermelési költsége. Ezzel együtt a távoli szigetek piacán van létjogosultsága a technológiának, mivel így is olcsóbb, mint a dízelgenerátorokkal történő áramtermelés. A fejlesztők pedig már dolgoznak a 100 kW-os és 1 MW-os verzión is, amelyek bizonyosan tovább csökkentik a termelési költséget.

szélenergia 
oszlop szélturbina
A Fülöp-szigeteken már telepítették az első oszlop szélturbinát, mely a helyi viszonyok között jó megoldás
Forrás: asia.nikkei.com

A folyamatosan fejlődő tradicionális szélturbinák olcsó, csendes alternatíváit kínálhatják a lapát nélküli szélerőművek. Egy spanyol startup, a SME Vortex Bladeless által vezetett, EU-forrásból finanszírozott projekt innovatív koncepciójának kevés mozgó alkatrésze van, könnyen telepíthető, és vizuális, illetve környezeti hatása is kisebb, mint a hagyományos turbináké. A szél lapátok forgatása helyett az oszlopszerű berendezés rezgését, illetve egy rugalmas rúdra rögzített könnyű, üvegszálas és szénszálas henger oszcillációját idézi elő, egy generátor pedig elektromosságá alakítja a mechanikus mozgást.

A kezdetben 85 centiméteres magassággal tervezett kiserőművek településeken, kertekben és parkokban is helyet kaphatnak, ami a tradicionális turbinák esetében nehezen elképzelhető. Ráadásul a lapát nélküli turbinák gyorsabban képesek alkalmazkodni a szélirány változásaihoz, ami különösen értékes tulajdonság a turbulens szélviszonyokkal rendelkező városi környezetben. A tesztek alapján a készülékek teljes élettartamra számítva (LCOE) mintegy 30 százalékkal olcsóbban termelnek a hagyományos turbináknál, ami a méretgazdaságosság elérésével tovább javulhat. Nem meglepő, hogy a fejlesztés a világ legnagyobb szélturbinagyártóinak érdeklődését is felkeltette.

szélenergia
oszlop szélturbina
Az oszlopra emlékeztető szélerőmű akár parkokba, vagy városokba is telepíthető lesz
Forrás: Vortex Bladeless S.L.

Drónok, mesterséges intelligencia és extrém időjárási jelenségek

A technológiai fejlődés a nap- és szélerőművekkel kapcsolatos üzemeltetési-karbantartási tevékenységeket sem hagyja érintetlenül. A HD- és hőkamerákkal felszerelt drónok és autonóm robotok sok olyan problémát megoldanak, melyek korábban fejfájást okoztak a mérnököknek. A rendellenességek észlelésére a drónok nagyfelbontású és termikus kép-, illetve videofelvételeket készítenek a napelemekről, illetve szélturbinákról a levegőből. Az adatokat mesterséges intelligencia és gépi tanulás segítségével dolgozzák fel, melyeket a tervezési vagy időjárási és termelési, keresleti és árelőrejelzések készítéséhez is mindinkább igénybe veszik.

A nap- és szélerőműveknek a szélsőséges időjárási körülményekhez is alkalmazkodniuk kell. A jegesedés például nem csak rontja a turbinák hatékonyságát, de szó szerint le is fagyaszthatja azokat, ahogy az 2021 februárjában Texasban is történt. A hasonló jelenségekkel gyakran szembenéző Kanadában szenzoros fűtési rendszert integráltak a turbinák lapátjaiba, amely a jegesedést észlelve aktivizálódik, de egyéb jégtelenítő és jegesedésgátló technológiákat is alkalmaznak, például helikopterről felvitt bevonatokat is. Noha a sarkvidéki hőmérsékleti viszonyok eddig merőben szokatlanok voltak Texasban, a közelmúltbeli eset után ott is megfontolhatják e megoldások alkalmazását.

Kiemelt kép: Canva.com

search icon