Pomijając kwestię rozwoju wyspy Robbins, będą to niezwykle wysokie wieże. Jednak wpisują się one w panujące trendy dla turbin wiatrowych.

Zapaleni obserwatorzy technologii turbin wiatrowych o poziomej osi obrotu zauważyli, że turbiny te nabierają rozmiarów na przestrzeni lat. W latach 90. turbiny wiatrowe zazwyczaj miały wysokość piasty i średnicę wirnika rzędu 30 metrów. Obecnie wysokości piast i średnice wirników są znacznie większe niż 100 metrów.

Większe jest lepsze

Jeśli chodzi o rozmiar turbiny wiatrowej panuje zasada “im większy tym lepszy”. Im większy promień łopat wirnika (lub średnica „tarczy wirnika”), tym więcej wiatru łopaty mogą wykorzystać do przekształcenia momentu obrotowego, który napędza generatory elektryczne w piaście. Większy moment obrotowy oznacza większą moc. Zwiększenie średnicy oznacza, że ​​nie tylko można uzyskać więcej mocy, ale można to zrobić bardziej efektywnie.

Większe i dłuższe łopatki turbiny oznaczają większą wydajność aerodynamiczną. Tworzenie większej mocy w jednej turbinie oznacza utratę mniejszej ilości energii, gdy jest ona przenoszona do systemu przesyłowego, a stamtąd do generatora elektrycznego. Ekonomia skali stanowi przytłaczający impuls dla firm produkujących energię wiatrową do opracowania większych łopat wirnika.

Turbiny wiatrowe rosną również z powodu sposobu, w jaki wiatr porusza się po świecie. Ponieważ powietrze jest lepkie i „przywiera” do ziemi, prędkość wiatru na większych wysokościach może być wielokrotnie wyższa niż na poziomie gruntu.

Dlatego korzystne jest umieszczenie turbiny wysoko na niebie, gdzie jest więcej energii do wykorzystania. Pagórkowaty teren to wyzwanie dla inżynierów, którzy stają przed zadaniem zaprojektowania turbin wiatrowych tak, aby były jeszcze wyższe, aby wyłapać wiatr. Turbiny wiatrowe używane na morzu są zazwyczaj większe i wyższe ze względu na wyższy poziom energii wiatrowej dostępnej na morzu.

Zazwyczaj turbiny lądowe (najczęściej w Australii) mają łopaty o długości od 40 do 90 metrów. Wysokość wieży zwykle wynosi 150m. Turbiny przybrzeżne (zlokalizowane na morzu i powszechne w Europie) są znacznie większe.

Jeden z największych projektów turbin wiatrowych na świecie, Haliade-X o mocy 12 megawatów należący do General Electric przewiduje łopatki o długości 107 m i całkowitą wysokość 260 m.

Dla porównania

  • wieża Sydney Centrepoint ma 309 metrów wysokości,
  • Pałac Kultury i Nauki 231 m wysokości.

Gdyby turbiny na Wyspie Robbins rzeczywiście zbudowano na 270 m, jak donosiły media, przyćmiłyby gigantów z General Electric.

Wymagające wysokości

Poszukiwanie rozwiązań do konstruowania większych i wyższych turbin wiąże się z licznymi wyzwaniami inżynieryjnymi.

Dłuższe łopatki są bardziej elastyczne niż krótsze, co może powodować wibracje. Jeśli nie jest kontrolowana, drgania te wpływają na wydajność i skracają żywotność łopatek i wszystkiego, do czego są przymocowane, takich jak skrzynia biegów lub generator.

Materiały i techniki produkcyjne są stale udoskonalane, aby tworzyć dłuższe i trwalsze łopatki turbin.

Wyższe turbiny generują więcej mocy, co powoduje większe obciążenia skrzyni biegów i układu przeniesienia napędu, co wymaga od inżynierów mechaników opracowania nowych sposobów przekształcania stale rosnącego momentu obrotowego w energię elektryczną. Wyższe turbiny wiatrowe również potrzebują mocniejszych wież nośnych i fundamentów. Lista wyzwań jest długa.

Wraz ze wzrostem turbin rośnie też hałas. Dominujące źródło hałasu występuje na zewnętrznej krawędzi łopatek. Tutaj turbulencja powodowana przez samo ostrze tworzy „syczący” dźwięk, gdy przechodzi on przez krawędź spływu.

Hałas to nie tylko kwestia rozmiaru. Jeśli jedna turbina zostanie umieszczona w ślad za drugą, dźwięk jej łopatek przechodzących przez wysoce turbulentne powietrze wytwarzane przez turbinę znajdującą się powyżej będzie bardzo głośny.

Utrzymywanie hałasu pod kontrolą wymaga pomysłowych rozwiązań, takich jak zapożyczanie pomysłów z natury. Inspiracją są np. cicho latające sowy, który mają ząbkowane pióra, aby kontrolować hałas. Takie rozwiązania już teraz są używane do wyciszania turbin i wentylatorów.

Oczywiście wyzwania inżynieryjne nie są jedynymi względami przy tworzeniu farm wiatrowych. Wpływ na środowisko, hałas, skutki wizualne i inne obawy społeczności muszą być wzięte pod uwagę, tak jak w przypadku każdego dużego projektu infrastrukturalnego. Ale wiatrowe turbiny są jednym z najbardziej opłacalnych i zaawansowanych technologicznie form generacji energii odnawialnej.

Redakcja GLOBEnergia