Nová éra energetiky: alternativní konstrukce větrných turbín
S průlomovou inovací v oblasti větrné energetiky přichází společnost Envision Energy v podobě prototypu dvoulopatkové inteligentní větrné turbíny, která prokázala rekordní spolehlivost na pevnině – dosáhla více než 500 dní stabilního provozu.
Inovace v konstrukci turbín je zásadní pro řešení současných energetických výzev a tento úspěch potvrdil potenciál alternativních konstrukcí pro výrobu větrné energie. Přechod na dvoulopatkové turbíny by mohl znamenat snížení nákladů na výrobu i údržbu.
Dvě lopatky se vyrovnají třem
Údaje o výkonu tohoto prototypu ověřené v terénním nasazení jsou pozoruhodné. Byla zaznamenána míra dostupnosti 99,3 %, střední doba mezi poruchami (MTBT) 2444 hodin a ekvivalentní doba plného zatížení 3048 hodin za rok. Tyto výsledky ukazují, že dvoulopatková turbína se může vyrovnat výkonu tradičních třílopatkových strojů provozovaných na stejném místě.
Dvoulopatková větrná turbína je umístěna na pevninské platformě Model X firmy Envision s modulární konstrukcí a vysokorychlostní technologií dvojitě napájených indukčních generátorů (DFIG). Její konstrukce představuje účinný a lehký systém, který nabízí konkurenceschopné energetické řešení pro různé aplikace zelené energie.
Lou Yimin, senior viceprezident a produktový manažer Envision Energy, uvedl, že firmě se podařilo překonat klíčové technické výzvy, mezi něž patří nadměrné vibrace systému a nevyváženost zátěže, které dosud komplikovaly vývoj dvoulopatkových konstrukcí. Díky jejich vyřešení mohla firma jako první demonstrovat dlouhodobý provoz turbíny nové generace v této konfiguraci.
Envision má za sebou více než desetileté zkušenosti s technologií dvoulopatkových turbín. Už v roce 2012 vyvinulo Globální inovační centrum firmy v Dánsku dvoulopatkovou větrnou turbínu Game Changer o výkonu 3,6 MW na moři a od instalace jejího prototypu v roce 2013 nashromáždila značné provozní znalosti pro vývoj nové generace turbín, která nabízí alternativu ke konvenčním třílopatkovým modelům, zejména pokud jde o nákladovou efektivitu, přepravitelnost a modulární nasazení.
Snížení počtu lopatek nejen redukuje celkovou hmotnost turbíny, ale zjednodušuje i přepravu a instalaci, což může být výhodné např. v těžko přístupných oblastech. Menší množství materiálu také znamená menší dopad na životní prostředí při výrobě a potenciálně nižší výrobní náklady.
Dvoulopatková turbína prošla několikaměsíčním přísným testováním a téměř dvouletým reálným provozem ve středisku pro ověřování inteligentní větrné energie. Tento proces zahrnoval víceúrovňový systém ověřování všech podmínek specifických pro dvoulopatkové turbíny.
Jejich vývoj nabourává zavedené konvence, ale nabízí inovativní přístup a netradiční řešení představující významný krok k uspokojení rostoucí poptávky po čisté a udržitelné energii.
Větrná turbína bez lopatek
Ještě dále šel španělský start-up Vortex Bladeless, který vyvinul větrnou turbínu bez lopatek. Válcové vibrační zařízení Skybrator funguje bez rotorových listů, převodů nebo hřídelí typických pro tradiční větrné turbíny. Využívá sílu víření, což je jev, kdy vítr obtékající válcovou strukturu vyvolává oscilace, které jsou přeměňovány na elektřinu alternátorem umístěným v základně. Ačkoli je tento princip ve fyzice dobře známý, při výrobě energie se dosud příliš neuplatnil. Nyní však firma Vortex Bladeless tento koncept inovativně upravila do jednoduché, robustní a účinné konstrukce, která minimalizuje počet součástí, nevyžaduje mazání ani průmyslové kapaliny, což snižuje potřebu údržby a ke svému provozu vyžaduje jen minimum místa.
Skybrator navíc eliminuje nutnost přizpůsobení směru větru, je prakticky neslyšný a nepředstavuje hrozbu pro ptáky. Jeho kompaktní rozměry umožňují instalaci v městských oblastech, na střechách nebo v místech nevhodných pro velké turbíny.
Ačkoli je technologie Vortex Bladeless stále ve fázi vývoje a testování, představuje slibné doplňkové řešení pro solární energii. Zatímco solární panely vyrábějí elektřinu během dne, Skybrator může efektivně pracovat v noci, kdy se často zvyšuje rychlost větru, což vytváří smysluplný hybridní energetický systém.
Jako každá průkopnická technologie se i Skybrator potýká s technickými problémy a skepsí trhu, nicméně si už získal uznání předních představitelů v oboru, včetně norské společnosti Equinor, která Vortex Bladeless zařadila mezi 10 nejslibnějších energetických start-upů. Tím, že řeší omezení tradičních větrných turbín, by Skybrator mohl hrát významnou roli v budoucnosti obnovitelné energie.
Petr Sedlický
Foto: Envision Energy, Avila University, Vortex Bladeless
57
