Nowe badania wykazały, że turbina pionowa jest znacznie bardziej wydajna niż tradycyjne turbiny zainstalowane w dużych farmach wiatrowych. Ustawione w parach turbiny pionowe posiadają wydajność większą o nawet 15 proc.

Zespół badawczy z School of Engineering, Computing and Mathematics (ECM) działającej na Uniwersytecie Oxford Brookes przeprowadził dokładnie badania pod kierunkiem prof. Iakovosa Tzanakisa. Zrealizowana 11500 godzin symulacji komputerowej, w ramach której próbowano wykazać, że farmy wiatrowe mogą działać wydajniej, jeśli zastąpi się tradycyjną turbinę HAWT kompaktową turbiną wiatrowych z osią pionową. Są to pierwsze tak kompleksowe badania. Wyniki wykazały, że turbiny VAWT wzajemnie zwiększają swoją wydajność, gdy są ułożone w formacie siatkowym. Umiejscowienie turbin wiatrowych ma kluczowe znaczenie na rzecz zmaksymalizowania wydajności farm wiatrowych.

Główny autor raportu Joachim Toftegaard Hansen wyjaśnia, że nowoczesne farmy wiatrowe są jednym z najbardziej wydajnych sposobów wytwarzania zielonej energii, mają jednak jedną poważną wadę. Gdy wiatr zbliża się do zewnętrznego rzędu zainstalowanych turbin, tworzą się turbulencje, które mają niekorzystny wpływ na działanie kolejnych rzędów turbin w ramach farmy wiatrowej. W badaniach przeanalizowano 25 różnych układów. Pierwszy rząd turbin zamieni połowę energii kinetycznej wiatru na energię elektryczną, podczas gdy w kolejnych rzędach moc wyjściowa turbin zmniejsza się o 40 proc. Badacz podkreśla, że każda turbina kosztuje obecnie ponad 2 mln funtów na 1 MW, i powinna być w pełni wykorzystywana.

Prof. Tzanakis wyjaśnia, iż badanie dowodzi, że przyszłość farm wiatrowych powinna być pionowa. Turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu można projektować tak, aby były znacznie bliżej siebie, zwiększając ich wydajność i ostatecznie obniżając ceny energii elektrycznej. W dłuższej perspektywie VAWT mogą pomóc przyspieszyć zieloną transformację systemów energetycznych.

Wielka Brytania szuka sposobu na zwiększenie wydajności farm wiatrowych

Moc zainstalowana w energetyce wiatrowej w Wielkiej Brytanii zwiększy się dwukrotnie do 2030 r. Badania naukowców są krokiem w kierunku projektowania bardziej wydajnych farm wiatrowych oraz jeszcze lepszego zrozumienia technik pozyskiwania energii wiatrowej na dużą skalę. Według Global Wind Report 2021 świat musi instalować farmy wiatrowe trzy razy szybciej w okresie do 2030 r. aby osiągnąć cele neutralności klimatycznej.

W ubiegłym roku światowe zasoby energetyki wiatrowej powiększyły się o rekordową moc 93 GW. Oznacza to wzrost o 53 proc. w porównaniu do 2019 r. Pomimo pandemii branży udało się zrealizować zamierzone cele. Europejska branża osiągnęła drugi pod względem wielkości rekord inwestycji w aktywa wiatrowe w 2020 r. Łączna kwota 42 mld euro jest o 70 proc. wyższa, niż w 2019 r. 17 mld euro zainwestowano w lądowe farmy wiatrowe (onshore), co daje 13 GW nowych mocy.

Eksperci wskazują jednak, że mając na uwadze cele związane z neutralnością klimatyczną, rozwój energetyki wiatrowej musi przyśpieszyć. Branżowe organizacje  tłumaczą, że postęp rozwoju energetyki wiatrowej jest utrudniony dziś przede wszystkim przez biurokrację i skomplikowany proces pozyskiwania pozwoleń.

Źródło: Science Daily/Science Direct

Redakcja GLOBEnergia