Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Nowy model turbiny wiatrowej innowacyjną metodą pozyskiwania energii

Przez wzgląd na zmiany klimatyczne konieczne jest opracowanie tańszych i bardziej wydajnych metod pozyskiwania energii przy pomocy środków odnawialnych. W odpowiedzi na tę potrzebę naukowcy zaprojektowali innowacyjne, wielkie przybrzeżne turbiny wiatrowe o mocy 10 MW – 20 MW.
Nowy model turbiny wiatrowej innowacyjną metodą pozyskiwania energii
Zmiana klimatu oznacza, że kraje na całym świecie stoją przed wyzwaniem związanym z przyjęciem nowych metod wytwarzania energii odnawialnej, które będą wydajne i dużo tańsze niż dostępne obecnie rozwiązania. Wiatr jest jednym z takich źródeł odnawialnych, lecz wydajność turbin wiatrowych nadal wymaga usprawnienia poprzez opracowanie modeli, które jednocześnie obniżą koszty.

Przeniesienie większych turbin jeszcze dalej wgłąb wody jest kolejnym dużym krokiem dla przybrzeżnych systemów pozyskiwania energii wiatrowej. Bardziej wymagające warunki środowiskowe generują potrzebę stworzenia alternatywnych modeli, aby zapewnić ich niezawodność i obniżyć koszty.

Dowód koncepcji dla projektu turbiny

W ramach finansowanego przez UE projektu INNWIND.EU zaprojektowano ultra-nowoczesne przybrzeżne turbiny wiatrowe o mocy 10 MW – 20 MW oraz próbowano dowieść wydajności ich innowacyjnych komponentów.

Cel udało się osiągnąć poprzez opracowanie innowacyjnych wirników, komponentów układu przeniesienia napędu oraz przytwierdzonej i pływającej infrastruktury, których zadaniem jest obniżenie kosztów wytwarzania energii. W przypadku turbin przybrzeżnych o mocy 20 MW zespół zredukował łączne uśrednione koszty wytworzenia energii (ang. levelised cost of energy, LCOE) o ponad 30% w porównaniu z turbinami o mocy 5 MW z początków projektu.

Przy pomocy nowych wirników i zaawansowanego sterowania zespołowi projektu INNWIND.EU udało się także zredukować zmęczenie obciążeniowe turbin, podnosząc jednocześnie poziom produkcji energii i redukując LCOE.

Aby wykazać wydajność i innowacyjność swoich modeli, zespół przeprowadził testy dowodu koncepcji dla pojedynczych komponentów turbiny. W tym celu przetestowano kluczowe innowacje, takie jak inteligentne śmigła, magnetyczne generatory z pseudo-bezpośrednim układem przenoszenia napędu (ang. pseudo-direct drive, PDD) i generatory nadprzewodnikowe.

Testy odbyły się we współpracy z partnerami ze świata przemysłu, aby zademonstrować nadprzewodnikowe zwoje wykonane przez Siemens Wind Power, natomiast generator PDD został zademonstrowany przez Magnomatics. Zespół wytworzył na małą skalę inteligentne śmigła i przetestował je na obrotowym statywie badawczym. W bliskiej współpracy z firmą Suzlon naukowcy przeprowadzili też symulację zachowania inteligentnych śmigieł na komercyjnych turbinach wiatrowych.

Jak mówi lider zespołu, Peter Jensen, projekt nie przebiegał aż tak gładko. „W drugim roku trwania projektu (w 2013 r.), firma Suzlon zmuszona była znacząco ograniczyć swój wkład w projekt, w związku z kryzysem finansowym odczuwalnym na różnych rynkach”, wyjaśnia. Zespół musiał wtedy poszukać innego partnera do testów inteligentnych śmigieł, podczas gdy firma Suzlon pomagała przy symulacjach zachowania tych śmigieł na komercyjnych turbinach.

Trzy kategorie modelu

INNWIND.EU opracował innowacyjne modele turbin tak, by odzwierciedlały trzy ważne kategorie, które Jensen opisuje jako: „ewolucyjne, radykalnie nowe i rewolucyjne”. Jak wyjaśnia: „Poprzez ewolucyjność mamy na myśli technologię na poziomie układu i poziomie komponentów, która jest prawie gotowa do wejścia na rynek”.

Radykalnie nowa technologia to technologia, która nadal wymaga testów laboratoryjnych i testów dowodu koncepcji, by przyjął ją przemysł. Dwuśmigłowe wirniki do pracy od zawietrznej lub przeciwnie do kierunku wiatru wyposażone w niekonwencjonalne układy przeniesienia napędu, które opracował zespół, doskonale wpisują się w tę kategorię. Opracowane w ramach projektu pływające turbiny wiatrowe na pionowej osi i modele wielowirnikowe są elementem rewolucyjnej technologii.

Miejsce na poprawę

Patrząc w przyszłość Jensen mówi, że zespół chciałby zrobić krok w kierunku rynku przybrzeżnej energii wiatrowej i demonstracji turbin o mocy 12 MW – 14 MW. Dzięki opracowaniu pływających turbin o mocy 10 MW, zespół INNWIND.EU planuje przeprowadzenie dalszych badań nad turbinami pływającymi o mocy 20 MW.

Wyniki projektu zachęcają do opracowania przybrzeżnej turbiny wiatrowej o mocy 20 MW wykorzystując badania stosowane ukierunkowane na wydajność modelu i jego wytwarzania.

Słowa kluczowe

INNWIND.EU, turbina wiatrowa, model turbiny, wiatr przybrzeżny, inteligentne śmigło, wytwarzanie energii, układ przeniesienia napędu, energia wiatrowa
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę