Przełomowa turbina bezprzekładniowa wprowadzi energię pływów do głównego nurtu energetyki
Energia pływów morskich stanowi innowacyjne rozwiązanie, które nawet na wczesnym etapie rozwoju oferuje szereg korzyści zapewniających jego przewagę nad ibardziej zaawansowanymi metodami pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych, takimi jak fotowoltaika czy turbiny wiatrowe. Przede wszystkim zaś rozwiązuje podstawowy problem dotyczący OZE, czyli to, że wiatr czasem przestaje wiać, a Słońce zachodzi lub chowa się za chmurami. W przeciwieństwie do tych źródeł energii pływy morskie są przewidywalne co do minuty, nawet na wiele lat do przodu. W praktyce oznacza to, że prądy pływowe są niezawodnym i przede wszystkim przewidywalnym źródłem czystej energii, pewnym jak zmiany faz Księżyca. Turbiny pływowe umieszczane są na dnie morskim w miejscach, gdzie prądy osiągają najwyższe prędkości. Ich zadaniem jest odbieranie energii przepływającej wody i przetwarzanie jej na energię elektryczną. Biorąc pod uwagę fakt, że technologia turbin pływowych jest stosunkowo nowym wynalazkiem, rozwiązania tego rodzaju charakteryzują się wysoką ceną w porównaniu z innymi odnawialnymi źródłami energii, nie wspominając nawet o paliwach kopalnych. Czynione są jednak duże postępy w obniżaniu kosztów tej technologii. Zajmuje się tym zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu D2T2, który zamierza radykalnie obniżyć koszty eksploatacji turbin pływowych. „Nasza nowa turbina o mocy 100 kW (Nova M100-D) może mieć niezwykle pozytywny wpływ na obszary przybrzeżne całego świata, ponieważ charakteryzuje się dużo wyższą sprawnością niż dotychczasowe rozwiązania, dzięki czemu obniża koszty wytwarzania energii o 30 %. Takie oszczędności pozwolą na wyparcie generatorów opartych na silnikach wysokoprężnych”, zauważa Seumas MacKenzie, kierownik projektu D2T2 w firmie Nova Innovation.
Napęd bezpośredni kontra przekładnia
Nowa turbina stanowi rozwinięcie koncepcji, która przyczyniła się do sukcesu pierwszej na świecie w pełni funkcjonalnej morskiej sieci turbin pływowych na Szetlandach w Szkocji, która już od przeszło czterech lat wytwarza czystą energię i przekazuje ją do sieci energetycznej. Zespół postanowił skorzystać z doświadczeń sektora energetyki wiatrowej i opracował nową konstrukcję, która eliminuje potrzebę stosowania przekładni. Zastępują ją mechanizm bezpośredniego przeniesienia napędu z wirnika do generatora, co pozwala na osiągnięcie znacznie wyższej mocy oraz obniżenie kosztów eksploatacji i konserwacji urządzenia. Mniejsza liczba ruchomych elementów turbiny zwiększa jej niezawodność i wydłuża czas pomiędzy kolejnymi przeglądami. „Turbiny pływowe są bardzo podobne do ich wiatrowych odpowiedników – łopaty wirnika obracają się w podobny sposób, z tym, że w przypadku tych pierwszych poruszają nimi prądy pływowe. Ruch obrotowy jest następnie przetwarzany na energię elektryczną za pomocą generatora z napędem bezpośrednim”, wyjaśnia MacKenzie. Koordynator dodaje: „Tradycyjny generator wymaga zastosowania przekładni, której celem jest zamiana powolnego ruchu obrotowego łopat wirnika poruszanego przez wodę na szybkie obroty wymagane do produkcji energii przez turbinę. Mechanizm bezpośredniego przeniesienia napędu umożliwia wytwarzanie energii elektrycznej przy niskich prędkościach obrotowych – dzięki temu wał obracany przez wirnik wprawia również w ruch generator z tą samą szybkością. Następnie wytwarzana w ten sposób ekologiczna i przewidywalna energia może trafiać na brzeg przez podmorski kabel wysokiego napięcia”. W przeciwieństwie do innych technologii, które wymagają wysokich prędkości obrotowych, prądy pływowe niosą ze sobą ogromną ilość energii, którą można wykorzystywać znacznie skuteczniej dzięki zastosowaniu wolnoobrotowych generatorów z napędem bezpośrednim, charakteryzujących się wysokim momentem obrotowym. Dużym wyzwaniem dla zespołu było opracowanie niezawodnego rozwiązania, które poradzi sobie w trudnych warunkach na dnie oceanu. Inżynierowie firmy Nova Innovation byli jednak gotowi stawić mu czoła dzięki swojemu doświadczeniu zdobytemu podczas poprzednich projektów badawczo-rozwojowych.
Pewnym krokiem w przyszłość
Turbina Nova M100-D przeszła szeroko zakrojone testy w Krajowym Ośrodku Energii Odnawialnej ORE w brytyjskim Blyth. Przyniosły one wiele cennych informacji na temat przewidywanego czasu eksploatacji urządzenia, co przyczyniło się do zmniejszenia ryzyka związanego z ich wykorzystaniem na morzu. W następnej kolejności rozwiązanie zostało przetestowane w warunkach oceanicznych, gdzie spełniło wszystkie pokładane w nim oczekiwania. Sukces przedsięwzięcia przyczynił się do wejścia projektu D2T2 do finału konkursu Sustainable Energy Week Awards jako rozwiązania przyczyniającego się do budowania przyszłości czystej energii w Europie. „Nasza innowacyjna turbina bezprzekładniowa doprowadzi do gwałtownego obniżenia cen generowania energii z pływów, dzięki czemu trafi ona do głównego nurtu energetyki”, podsumowuje MacKenzie.
Słowa kluczowe
D2T2, turbina pływowa, Nova Innovation, energia pływów, wirnik, generator z napędem bezpośrednim, przekładnia
