A vártnál gyorsabban növekszik a szélerőművek mérete, és az áramtermelési költségek csökkentésének szándéka által motivált trend folytatódik, így a kolosszusok lassan a világ legmagasabb épületeivel is összemérhetők.

A klímaváltozás megfékezéséhez elengedhetetlen a lehető leggyorsabban átállni a megújuló energiaforrásokra, ennek viszont az az egyik fő feltétele, hogy a technológiai költségeket a lehető leggyorsabban a lehető legnagyobb mértékben csökkentsük. A napelemekkel és a szélturbinákkal történő áramtermelés teljes élettartamra számított (LCOE) költsége az elmúlt néhány évben is hatalmasat zuhant, így napjainkban már jóval olcsóbb, mint a villamos energia fosszilis alapú előállítása.

Az időjárásfüggő megújuló energiaforrásokra való átállás és a részben ezáltal hajtott elektrifikáció ugyanakkor jelentős járulékos fejlesztési szükséglettel és költséggel is jár, gondoljunk a villamosenergia-hálózat és az energiatároló kapacitás bővítésével kapcsolatos teendőkre, amelyek mellett a világ vezetői is elkötelezték magukat a novemberi éves globális klímacsúcson. Így a nap- és szélenergia költségének további csökkentése az energiaátálláshoz köthető kiadások és az áramárak szempontjából is kulcsfontosságú.

Minél nagyobb, annál jobb

A megújuló technológiák áresésének egyik fő hajtóereje a méretgazdaságosság, ami lényegében azt jelenti, hogy minél többet gyártunk egy termékből, annál inkább csökken az egyetlen darabra eső költség. Hasonló hatással jár a turbinák méretének növelése is. Nagyobb teljesítményű turbinából kevesebb szükséges ugyanazon villamosenergia-mennyiség megtermeléséhez, ami egyebek mellett alacsonyabb fajlagos üzemeltetési és karbantartási költségekkel jár, így pusztán azáltal, hogy 10 MW-ról (megawattról) 20 MW-ra növeljük a turbinák méretét, közel negyedével csökkenthetjük az áramtermelés költségét.

Kapcsolódó bejegyzések

Jönnek a nap-szélerőművek

Világszerte egyre többfelé épülnek olyan hibrid megújuló erőművek, amelyek a szélturbinával és a napelemekkel történő vegyes áramtermelés szinergiáit igyekeznek kiaknázni. A hibridizáció kifejezést az energiarendszerben zajló átalakulással kapcsolatban napjainkban elsősorban azokra az esetekre alkalmazzák, amikor az időjárásfüggő megújulós erőmű mellé energiatároló kapacitás is épül, de a fogalom a két legversenyképesebb megújuló technológia, a fotovoltaikus napelemek […]

Ezért a szélerőmű-technológiai innováció a hosszabb lapátokkal és magasabb tornyokkal rendelkező, termelékenyebb turbinák kifejlesztésére fókuszál. A szélerőművek esetében az elmúlt évtizedekben látott ütemes méret- és teljesítménynövekedés elsősorban azért a tengeri (offshore) turbinák esetében látványos, mert a tengereken a szél általában erősebb és állandóbb, mint a szárazföldön, miközben a vízen a tájvédelmi megfontolások kevésbé hangsúlyosak. (A szárazföldi szélturbinák maximális magasságát bizonyos régiókban gyakran korlátozzák környezetvédelmi okokból.)

A növekedés sebessége pedig rendkívüli: 1990-ben a szélturbinák még csak átlagosan 0,2–0,5 MW teljesítményűek voltak, amelyhez 30 méter körüli rotorátmérő társult; a turbinának helyet adó úgynevezett gondola 30–50 méter körüli magasságban helyezkedett el, így a legmagasabb rotorállás esetén a rotorcsúcsig számított teljes magasság messze elmaradt a 100 métertől is. Napjaink legnagyobb (offshore) telepített turbinája 20 MW teljesítményű, 260–292 méteres rotorátmérővel rendelkezik, és évente akár 80 GWh (gigawattóra) villamos energia előállítására is képes, ami a kínai gyártó, a Mingyang Smart Energy szerint közel 100 ezer ember éves áramigényével egyenértékű.

Más tisztaenergia-technológiákhoz hasonlóan az utóbbi években a szélturbina-gyártásban is Kína vette át a vezetést a globális piacon, a méretrekordokat tekintve is megelőzve a korábban domináns európai gyártókat. A kínaiak őrült tempót diktálnak a fejlesztésekkel, amit jelez, hogy miután 2021-ben telepítették a világ akkori legnagyobb, 16 MW-os offshore turbináját, 2024 januárjában üzembe állították a 18 MW-os, majd idén ősszel a 20 MW-os új rekordert is. A kínai turbinagyártó iparág már bejelentette a hamarosan érkező, 22 MW-os új trónkövetelő érkezését is, amely 310 méteres rotorátmérővel rendelkezik majd, sőt egy ennél is nagyobb, 26 MW-os óriás piacra dobását is beharangozták.

A szélerőművek teljesítményének jelentős fokozását a méretek növelése tette lehetővé: a rotorátmérő alig több, mint 50%-kal való megnövelése – 171 méterről 260 méterre – több mint három és félszeresére emelte a turbinák teljesítményét, 5 MW-ról 18 MW-ra. A rotorlapátok növekedését pedig elsősorban az erős és könnyű szénszálas kompozit anyagok fejlődése tette lehetővé, mégpedig olyan mértékben, hogy a szélerőművek egyre nagyobb komponenseinek – különösen a rotorlapátoknak – a szállítása egyre jelentősebb kihívást jelent, amit az iparág részben a világ legnagyobb repülőjének megépítésével kezelne.

A szélerőművek növekedése azonban nem áll meg itt. A tervekben évek óta szerepel egy 50 MW-os behemót megépítése is, amelynek a lapátcsúcsig mért teljes magassága a legmagasabb rotorállás esetén a várakozások szerint meghaladja majd a 700 métert, ami már összemérhetővé teszi a világ jelenlegi legmagasabb épületével, a 820 méteres dubaji Burdzs Kalifával. A szélturbinák esetében fontos, hogy a szélsőségesen erős, viharos szél se károsítsa őket. Ezt az 50 MW-os gigász esetében a hurrikánoknak ellenálló pálmafák által inspirált, a szélerőmű meghajlását lehetővé tevő tervezéssel kívánnak elérni.

Folytatódhat a növekedés

Hogy hol lehet a növekedés vége, arra vonatkozóan jelenleg senki nem mer konkrét számot mondani, miután az elmúlt években a szektorban a vártnál gyorsabban nőttek a méretek. Így könnyen elképzelhető, hogy 50 MW-nál nem áll meg a folyamat, de az említett logisztikai nehézségek mellett az is korlátozhatja a jelenlegi technológiával elérhető maximális méretet, hogy a lapátcsúcsok mozgásának sebességét az erózió elkerülése érdekében 90 méter/másodpercre (324 kilométer/órára) kell korlátozni. (Ezért, ahogy a turbinák egyre nagyobbá és a lapátok egyre hosszabbá válnak, rotorjaiknak lassabban kell forogniuk.)

Az iparági innovációnak köszönhetően az is elképzelhető, hogy az újabb méretrekordok szempontjából egy idő után a függőleges tengelyű turbinák (VAWT – vertical-axis wind turbine) lépnek majd a napjainkban elterjedt vízszintes tengelyű turbinatechnológia helyébe, mivel a VAWT-ok tervezési karakterisztikája a 15 MW-nál lényegesen nagyobb teljesítményt is lehetővé teszi, ráadásul a ma bevett dizájnénál akár jóval alacsonyabb teljes élettartamra számított költség mellett is.

A várakozások szerint a szélerőművekkel történő áramtermelés költsége tovább csökken majd a következő években, évtizedekben. A költségcsökkenés főleg a méretkorlátozásnak kevésbé kitett tengeri szélerőművek esetében lehet jelentős: az előrejelzések szerint 2050-ig régiótól függően akár feleződhet is az LCOE a jelenlegihez képest. Az energiaátállás és a kibocsátáscsökkentés szempontjából biztató, hogy a technológia költségcsökkenésben is megmutatkozó fejlődése jóval gyorsabb a korábban prognosztizáltnál.

Gyorsítani kell a szélfarmok telepítését

A vártnál gyorsabb árcsökkenésnek a technológia terjedését ösztönző hatására szükség is van – természetesen a támogató szabályozási környezet mellett –, már csak azért is, mert a világ szélerőmű-kapacitásának bővülése jelenleg nem elég gyors ahhoz, hogy teljesüljön a 2030-as és a távlati 2050-es cél. A globális szélerőmű-állomány beépített teljesítőképessége 2023 végén 1 015 GW volt, amit a 2050-es klímasemlegesség eléréséhez az évszázad közepéig 7 901 GW-ra kellene emelni, míg a jelenlegi trend szerint ennek csak alig több mint a fele épülne ki.

Az egyre nagyobb turbinák által uralt tengeri szélenergia-szegmens lehetőségeinek lehető legnagyobb mértékű kiaknázása különösen az Európai Unió számára ajánlott. A több okból, de nagyrészt a magas energiaköltségek miatt versenyképességi hátrányba került EU messze a legnagyobb technikai offshore szélenergia-potenciállal rendelkezik a gazdasági nagyhatalmak közül. Részben ezért a tengeri szélenergia teljes élettartamra számított áramtermelési költsége az EU-ban a legalacsonyabb minden riválisával összevetve, és ez várhatóan több évtizedes távlatban is így marad.

Ez tehát az egyetlen tiszta energiaforrás, amelynek költségei tekintetében az EU hosszú távon is versenyelőnyt tud elérni riválisaival szemben, ráadásul gazdaságfejlesztési érdekében áll belföldi szélerőműgyártó iparágának megerősítése is. Persze, a szélerőmű-telepítések felgyorsításához számos egyéb olyan feltételnek is teljesülnie kell, mint például a már említett hálózatfejlesztések, az energiatároló kapacitás növelése vagy a szabályozási akadályok felszámolása – mindenekelőtt a rendkívül hosszadalmas engedélyeztetési folyamat lerövidítése –, amelyek hiányában jelenleg óriási mennyiségben várnak megvalósításra szélenergia-projektek Európában.

Kiemelt kép: pexels