|
Aktualności
|
|
Informacje
Numery
Numer 12/2002
Turbiny wiatrowe coraz nowocześniejsze, ale... Trzeba uważać na pioruny!
|
|
|
d szeregu lat ze wszystkich odnawialnych źródeł energii najszybciej rozwija się energetyka wiatrowa. W roku 2001 w krajach Unii Europejskiej uruchomiono bardzo wiele elektrowni wiatrowych o łącznej mocy 4500 MW. W Stanach Zjednoczonych moc tych „zielonych źródeł” wzrosła w tym czasie o 1700 MW wliczając największą farmę wiatrową świata King Mountain w Teksasie o mocy 278 MW.
|
Dzięki nieustannemu postępowi technologicznemu koszty energii elektrycznej uzyskiwanej z „wiatru” stały się już, zdaniem Europejskiego Towarzystwa Energetyki Wiatrowej (EWEA), konkurencyjne dla nowych elektrowni węglowych. Poszukiwania nowych sprzyjających miejsc dla lokalizacji następnych farm wiatrowych objęły nie tylko odległe, opuszczone tereny lądowe, lecz także przybrzeżne strefy wód morskich. Na temat zalet i perspektyw morskiej energetyki wiatrowej pisaliśmy w numerze 5 naszego czasopisma. O szansach rozwoju tej branży zadecydują ostatecznie względy ekonomiczne, a wśród nich czas i koszty budowy. Z całego cyklu inwestycyjnego najbardziej pracochłonne okazuje się wykonanie podwodnych fundamentów. Dlatego dla obniżenia kosztu zainstalowania i eksploatacji jednostkowej mocy w siłowni wiatrowej na morzu konieczne będzie zwiększenie mocy poszczególnych turbin, redukcja nakładów na remonty i konserwację a także wydłużenie bezawaryjnej pracy instalacji. Sponsorowany przez Komisję Europejską raport na temat rozwoju tego nowego podsektora energetyki wiatrowej potwierdził uruchomienie morskich turbin wiatrowych o mocy 80 MW w Europie w latach 90. W krajach Unii w bieżącej dekadzie zostaną oddane do eksploatacji farmy wiatrowe o mocy 40 GW, z czego 10 GW w jednostkach wielkiej mocy obejmujących przede wszystkim elektrownie morskie. Według raportu potencjał energetyczny morskich siłowni wiatrowych naszego kontynentu sięga 140 GW.
Instalowanie turbin nowej generacji o mocy jednostkowej rzędu 100 MW stworzy szereg nowych wyzwań.
Obecnie konstruowane turbogeneratory o mocy 5 MW posiadają średnice wirnika blisko 120 m. Wzrost średnicy wirników wymusi podwyższanie wież, co z kolei zwiększy obciążenie fundamentu. Jednocześnie spowoduje też większą prędkość obwodową końców łopat (do 80 m/s). Z drugiej strony większa prędkość obwodowa wywoła spadek momentu obrotowego i umożliwi obniżenie kosztu mechanizmu przekładni. Na razie nie wiadomo, jakie zmiany w budowie przekładni turbozespołu spowoduje wzrost mocy napędowej. Prawdopodobnie wystąpi konieczność uzupełnienia trzech stopni przekładni o następny stopień, co zwiększy złożoność budowy i ewentualnie także awaryjność urządzenia. Konstruktorzy rozpatrują również możliwość wyeliminowania przekładni i zastąpienia jej sprzęgłem. Coraz szersze stosowanie napędów o regulowanej prędkości obrotowej ukazuje nowe możliwości, które powinny zostać wykorzystane w turbogeneratorach wiatrowych. Regulacja prędkości obrotowej pozwala na uniknięcie niebezpiecznych rezonansów zagrażających trwałości konstrukcji budowlanej. Ta ostatnia będzie na pewno wykonywana w formie pojedynczego słupa ze stalowej rury cylindrycznej. Poważne zmiany konstrukcyjne będą zachodzić także w zakresie technologii wykonania łopat wirnika. Rosnące wymagania wytrzymałościowe kierują zainteresowania konstruktorów ku nowym rodzajom materiałów epoksydowych.
Rozwiązań tych i innych problemów poszukiwano w trakcie budowy pionierskiej morskiej farmy wiatrowej w Blyth u brytyjskich wybrzeży. Realizacja elektrowni o mocy 2x2 MW zajęła aż 5 lat, z czego sam montaż turbin zaledwie 3 miesiące. Na farmie tej ujawniło się narażenie wysokich konstrukcji na wyładowania atmosferyczne. Problem ten będzie musiał być rozwiązany przed planowanym rozpowszechnieniem tego typu budowli morskich.
Innym zagadnieniem jest zapewnienie właściwej współpracy elektrowni morskich z lądowym systemem elektroenergetycznym. Z uwagi na stosunkowo słabe powiązanie mogą wystąpić problemy z uzyskaniem odpowiedniej jakości energii elektrycznej wytwarzanej na farmie. Obawy budzi także stabilność pracy wiatrowych turbogeneratorów morskich i wpływ ich ewentualnych wyłączeń na pracę lądowego systemu. Dla zmniejszenia wymienionych zagrożeń może okazać się celowe użycie linii przesyłowych prądu stałego oraz wielkich zasobników energii produkowanej przez turbogeneratory wiatrowe.
Od rozwiązania wspomnianych problemów będzie uzależniona realizacja ambitnego celu, jakim jest wykorzystanie ogromnego potencjału energii wiatrowej na przybrzeżnych wodach Europy.
Na podst: James Luckey - „It’s looking good”, International Power Generation 4/2002 opracował Piotr Olszowiec
|
|
|
|
