Turbinele eoliene noi sunt o minune – ele sunt și viitorul!

2 aprilie 2018 08:17

– Ultimul model are pale mai lungi decât terenurile de fotbal –

Prețul scăzut al energiei solare devine mai frecvent în presă, dar se întâmplă lucruri mari și în tehnologia eoliană. Și vorbesc serios când zic că sunt mari, arată o analiză a Vox. com.

Matematica pentru turbinele eoliene este destul de simplă: mai mare este mai bine. Mai exact, există două moduri de a produce mai multă energie din vânt într-o anumită zonă.

Primul este cu rotoare și pale mai mari pentru a acoperi o zonă mai largă. Aceasta crește capacitatea turbinei, adică producția totală potențială.

Al doilea este să montezi palele mai sus în atmosferă, unde vântul suflă mai bine. Aceasta mărește „factorul de capacitate” al turbinei, anume cantitatea de energie pe care o produce efectiv în raport cu potențialul său total (sau colocvial: cât de des funcționează).

Istoria dezvoltării energiei eoliene a fost istoria ingineriei turbinelor mai înalte și mai înalte cu pale mai mari și mai mari. Este o afacere delicată și spinoasă. Lucrurile înalte, fusiforme, plasate în vânturi mai mari, au tendința de a se îndoi și de a se flexa. Atunci când palele lungi ale turbinelor se îndoaie, se pot prăbuși în turn sau în hub, așa cum s-a întâmplat cu un sistem danez în 2008, după ce „frâna” a eșuat și s-a rotit fără control.

A treia provocare de inginerie este aceea de a găsi modele și materiale care să facă față stressurilor care vin împreună cu înălțimea și vânturile mai puternice. Aceste stresuri devin destul de intense cam ca „greutatea a aproximativ 16 elefanți africani”.

Oricum, construirea unor turbine mai mari și mai mari este miza jocului. Atunci când vine vorba de turbinele terestre (onshore), acest proces începe să se lovească de diferite limitări non-tehnice – restricțiile privind transportul și infrastructura, preocupările legate de utilizarea terenurilor, îngrijorările cu privire la panorame, păsările mari, umbrele etc.

Dar mai ales în Europa, energia eoliană se deplasează din ce în ce mai mult către mare. Și în ocean, cu pământul abia vizibil, singura limitare a dimensiunii este ingineria. În consecință, turbinele offshore de astăzi evoluează chiar mai repede decât au făcut-o turbinele onshore în ultimul deceniu.

Un exemplu viu al acestei tendințe a apărut recent, când GE Renewable Energy a anunțat că va investi 400 milioane dolari pentru a dezvolta o nouă turbină monstru: Haliade-X, care va fi (cel puțin până la următorul mare anunț) cea mai mare, cea mai înaltă și cea mai puternică din lume. Primele unități vor fi livrate în 2021.

Aceasta va fi impresionantă ca o provocare în inginerie, dar semnificația creșterii dimensiunii turbinelor depășește cu mult acest fapt. Turbinele mai mari recoltează mai multă energie, mai constant; cu cât sunt mai mari, cu atât sunt mai puțin variabile și mult mai fiabile, și cu atât mai ușor se integrează în rețea. Vântul deja depășește alte surse pe piețele angro de energie. După mai multe generații de creștere, nu va mai fi nici măcar vorba de competiție.

La ce înălțimi se ridică turbinele eoliene

Cele mai înalte turbine americane de pe uscat sunt la proiectul Hancock Wind din Hancock County, Maine. Acelea – Vestas V117-3.3s, dacă trebuie să știți – au aproximativ 574 de picioare (175 metri – nota EconomicZoom) înălțime.

Deci asta e pe uscat. Ce ziceți de offshore – în largul mării? Ei bine, deocamdată, Statele Unite au doar o singură instalație de exploatare eoliană offshore, Parcul eolian Block Island de pe Rhode Island. Turbinele sale se ridică la aproximativ 590 de picioare (180 metri).

Cum se compară Haliade-X cu toate astea? Potrivit GE, va ajunge la 853 picioare (260 metri) înălțime.

Ar fi, în măsura în care știu, cea mai înaltă turbină eoliană din lume. După cum am spus, lucrurile se schimbă repede, cel mai bun lucru pe care îl pot spune căutând pe Google este că titularul recordului anterior este o turbină onshore de 809 picioare (246 m) din Germania.

Turbinele mai mari înseamnă mai multă energie, mai des

Adăugați toate acestea și, la un „sit tipic nemțesc din Marea Nordului”, GE spune că fiecare Haliade-X va produce aproximativ 67 GWh anual „suficientă energie curată pentru până la 16.000 de gospodării per turbină și până la 1 milion de gospodării europene într-o configurație de 750 MW a parcului eolian. „(Este suficient să spunem că numărul va fi mai mic pentru gospodăriile americane cu consum redus de energie.)” Este vorba despre o „creștere cu 45% a cantității de energie produse de orice altă turbină eoliană offshore disponibilă astăzi”, potrivit companiei.

Turbinele mai mari care funcționează mai des vor „distruge” toți concurenții

Să luăm în considerare ce înseamnă acești factori de creștere a capacității pentru vânt.

Mă întorc adesea la postul din 2015 al analistului energetic Ramez Naam cu privire la potențialul final al energiei eoliene. „Vântul la 60% factor de capacitate”, a scris el, „chiar și la același preț pe kwh de astăzi, ar fi cu mult mai valoros decât acum, cu mai puține limite la cât de mult l-am putea folosi.

De ce se întâmplă asta? Din mai multe motive.

  • Cu cât este mai variabilă o sursă, cu atât este nevoie de mai multă depozitare pentru a o consolida și a o face fiabilă. (Astăzi, backupul este cel mai adesea furnizat de fabricile de gaze naturale, deși bateriile încep să devină mai importante). Prin faptul că vântul devine mai puțin variabil și mai fiabil, factorii de capacitate mai mari reduc costurile de depozitare.
  • Energia regenerabilă variabilă (soare și vânt) tinde să-și „mănânce propriul dejun”. Deoarece toate produc energie în același timp (când soarele strălucește sau suflă vântul), următoarea creștere a capacității adăugate are efectul de scădere a prețului de compensare pentru toate celelalte creșteri. Cu cât mai multă energie este disponibilă online, cu atât prețul este mai mic. Distribuind energia pe o perioadă mai lungă – aproximativ de 2 ori mai mult decât 32% din turbinele de epocă din 2011 – o turbină cu factor de capacitate 60% nivelează și încetinește acest efect de suprimare a prețurilor.
  • Prin extinderea orelor de funcționare, o turbină cu factor de înaltă capacitate este mai probabil să producă în timpul vârfurilor cererii, când energia este cea mai valoroasă.

Un factor de capacitate de +60% nu este chiar „încărcătură de bază”, dar cu siguranță arată mult mai puțin variabil. Deci, turbinele precum Haliade-X ar fi mai valoroase chiar dacă prețul energiei eoliene a rămas același.

Dar, desigur, nu va rămâne la fel; a scăzut cu 65% din 2009. Un raport recent al NREL a estimat că inovațiile în tehnologia eoliană (turbinele mai mari reprezintă doar una din ele) ar putea să-l reducă cu încă 50% până în 2030. (Cercetătorii de la Universitatea din Virginia lucrează la un design pentru o turbină offshore care va ajunge la 1.640 de picioare (500 m), mai înaltă decât Empire State Building.)

Să spunem că noile turbine eoliene din SUA ajung la o înălțime medie de 460 de picioare (140 m) până în 2025, în conformitate cu previziunile actuale. Conform datelor furnizate de NREL, astfel de turbine ar putea atinge factori de capacitate de peste 60% pe o suprafață de peste 750.000 de mile pătrate din teritoriul SUA și peste 50% pe o suprafață de 1,16 milioane de mile pătrate.

O asemenea cantitate de vânt, la acel factor de capacitate, cu avansuri previzibile în tehnologia eoliană, va produce energie suficient de ieftină pentru a „distruge” absolut toți concurenții. Și 2025 nu este atât de departe.

Distribuiți articolul

Etichete:

Scrie un comentariu