Szabó M. István
Szabó M. István

Generációs ugrás jön a szélerőműveknél, a 2030-as évekre vizionált álmok válhatnak már most.

A nagyobb szélturbina a jobb – szólt eddig az alaptétel. Így egyszerűnek tűnt a matek: ugyanazon a területen több szélenergia termelhető, ha nagyobb lapátokkal forog a rotor, és nagyobb teljesítményű generátort hajt meg. De úgy is, ha a termelőegység magasabbra kerül – mert ott erősebben fúj a szél. Ez idáig e tényezők kombinációja jelölte ki a növekedési pályát, ám ennek költségvonzata, valamint technológiai kihívásai lassan elérik a megtérülési, illetve a műszaki észszerűség határait.

Az amerikai GE éppen 400 millió dollárt forgat be gigaszélerőmű-prototípusának kifejlesztésébe; ha a 12 megawattos Haliade-X 2021-re gyártáséretté válik, olyan magas lesz (260 méter), és olyan óriási (107 méteres) lapátokat forgat majd, hogy minden tornyot külön-külön jelölni kell a repülési térképeken. Cserébe, ha például az Északi-tengeren munkába állítanak egyet, az évente 16 ezer német háztartásénak megfelelő energiaszükségletet fedezhet, ami 45 százalékkal több a jelenlegi legnagyobb offshore (nem szárazföldön lévő) szélerőművek kapacitásánál.

Az erősebb, hatékonyabb, tartósabb és költséghatékonyabb turbina építésének szándéka évek óta erőteljes innovációs örvényt tart fenn az iparág körül. De azt a technológiának az emberiségre gyakorolt hatásait kutató Richard van Hooijdonk sem gondolta volna, amikor két éve sorra vette a szélenergia-ipar hat legfontosabb innovációs tételét, hogy ezek egyikének megvalósulása – az alacsony szélsebesség mellett is stabilan termelő turbinák megjelenése – nem várat magára a 2030-as évekig. Olyannyira nem, hogy a gyártók már most sorozatkész megoldásokra tudnak megrendeléseket felvenni. A valós idejű adatgyűjtés és vezérlés terjedésének, a szélenergia-betakarítás maximalizálását célzó digitális megoldásoknak ebben éppen olyan fontos szerepük van, mint például az USA-beli Sandia kutatóközpontban évek óta zajló terhelés-összehangolási kutatásoknak. Ez utóbbi kísérletek célja az ultrakönnyű rotorok, illetve a lapátvégi csúcsfeszültségek és anyagfáradási problémák megoldása.

De az ugyancsak amerikai National Renewable Energy Laboratoryval is lehet példálózni, mely a megbízhatóbb, tartósabb, mégis kisebb tömegű sebességváltó-technológiák fejlesztésén dolgozik. A GE pedig az ecoRotr néven ismert aerodinamikai csomagjának köszönhetően – amelyben a rotorkupolát úgy alakították át, hogy az azt érő szelet a burkolat a pengék felé irányítsa – 3 százalék körüli teljesítménynövekedést tudott felmutatni.

Nem egyszerű közúton szállítani a legnagyobb turbinalapátot. Már a kanyarban van

A felpörgetett fejlődés hozadéka, hogy miközben a világ legnagyobb szélerőmű-építőjévé vált Siemens 2013-as kalkulációja szerint a fajlagos termelési árak még 2020-ban is csak megközelítik majd az atomerőművekét, a lélektaninak tekintett 100 euró/megawatt helyett már ma 60 euró környékén járunk. Ez az út vezetett a szárazfödi szélerőművek fejlődéséhez is, ahol a tengeri platformokhoz képest egy sor nem technikai kritériumnak – mint a látvány, a közlekedési vagy infrastrukturális akadályok, a földhasználat kérdése, a madarak vonulása, az árnyék problémája – is meg kell felelni.

A legfőbb akadályt, hogy a rendszerek a kisebb szélsebességből nem tudtak kellő mennyiségű energiát kinyerni, technológiai újítások – például a nagyobb tornyok, rotorok és lapátok, a hatékonyabb vezérlés – már eltakarították. Ezt tanúsítja a Nature című tudományos folyóiratban nemrég megjelent beszámoló. A Finn Akadémia Stratégiai Kutatási Tanácsa által támogatott projektben a VTT Műszaki Kutatóközpont az ország szélenergia-potenciálját megvizsgálva arra jutott, hogy az új generációs szélturbinák drasztikusan átrajzolhatják az észak-európai ország energetikáját.

A kisebb sebességű szélben is észszerűen hatékony berendezések ugyanis számos korábbi korlátozó tényezőt kihúztak az egyenletből. A nagyobb magasságnak köszönhetően (a 2004-ben átlagosan 90 méteres rotormagasság mostanra 136 méterre nőtt) például nem kell már feltétlenül nyitott térségben felállítani az egységeket; a nagyobb rotorok, hosszabb lapátok és magasabb tornyok akár erdős területen is képesek begyűjteni a kellő energiamennyiséget. Az optimális termelési sáv alját jelentő szélsebesség tíz év alatt 13,5-ről 11 méter/másodpercre csökkent; a magasabb széltornyok kisebb szélben is több áramot képesek termelni, és alacsonyabb szélsebességnél érik el a termelési optimumukat. Vagyis eddig alkalmatlannak tartott helyszínekre is érdemes lehet tornyokat telepíteni.

A nagyobb méret és teljesítmény – például a dán Vestas 2 megawattos turbinatípusa mostanra 3,45 megawattosra hízott – kisebb „turbinasűrűséget” követel. Az új technológia telepítése persze drágább, mint a korábbié, de ötszörös teljesítményre lehet képes. Az új módi szerint készült turbinákkal már akár Finnország teljes villamosenergia-fogyasztását (86 terawattóra) fedezni lehetne. „A legfontosabb kérdés az, hogy milyen mértékben valósul meg ez a lehetőség. A szélenergia széles körű felhasználása újfajta megoldásokat igényel az egész villamosenergia-rendszerben” – szögezte le a tanulmányt jegyző tudós, Erkka Rinne.

A VTT kutatói optimizmusának része ugyan a sarkvidéki szélenergia kiaknázhatóbbá válása is, de a finnországihoz hasonló előnyöket máshol is lehet találni. Befejezéséhez ért a japán Atsushi Shimizu tájfunra tervezett, függőleges tengelyű, extramasszív turbinájának tervezése, illetve a tesztturbinapark építése, melyről a mérnökcsapat úgy tartja, hogy egy-egy tájfunt megzabolázva akár 50 évre elegendő energiát is képes lehet begyűjteni. Már „csak” az energia tárolását kellene megoldani. Ugyancsak a pilot végére ért a németországi Felső-Pfalzban a GE és a Max Bögl Wind AG szél plusz víz hibrid erőművének építése, mely azt hivatott demonstrálni, hogy a két módszer együttes használata lehetővé teszi az egyenletesebb energiabetáplálást a hálózatba. Az alaszkai Fairbanks mellett évek óta tesztelt, óriási héliumlufiba tervezett, 300–400 méter magasra is felereszthető – s így a földközelinél akár nyolcszor erősebb szélben működő – lebegő szélerőmű létjogosultságát is egyre kevésbé lehet kétségbe vonni.

De az innováció a méretezési kérdésekben is rohamléptekkel halad az univerzális megoldások felé: a spanyol Vortex lapát nélküli, óriási szalmaszálra hasonlító, akár háztetőre szerelhető olcsó spirálturbinája is már közel szériaérett. Egy lépéssel még előrébb jár a holland Vetar, mely egyenesen a „zöld okosvárosoknak” ajánlja új generációs HAWT turbináját. A könnyen mobilizálható, városi környezetben is használható, egy kisebb társasház igényeit kiszolgálni képes 15 kW-os szélturbina legfeljebb 3,6 méteres lapátátmérővel dolgozik – viszont két rotorral. Ezek ellentétes irányban forognak, aminek köszönhetően meglepően halkan működnek. Ráadásul a rendszer madár- és denevérbarát is.

A cikk a HVG 2018/43. számában jelent meg.

Érdekesnek találta cikkünket?
Legyen HVG pártoló tag!

A HVG Pártoló Tagság programja az első olyan kezdeményezés, aminek keretében az olvasóink közelebb kerülhetnek szerkesztőségünkhöz és támogatásukkal segíthetik, hogy újságírói munkánkat továbbra is az eddig megszokott magas színvonalon végezhessük. Tagjainknak heti exkluzív hírlevelet küldünk, rendezvényeket kínálunk, a könyveinkre és egyéb termékeinkre pedig komoly kedvezményt adunk. Támogatóként már heti egy kávé árával is hozzájárulhat a minőségi újságíráshoz! „Amikor annyira eluralkodik a mindennapi életünkön a virtualitás, üdítő igazi emberi kapcsolatokat építeni.”
K. Erna – Pártoló tag


„Régóta olvasom a HVG-t és cikkei között mindennap találok érdekfeszítőt!”
H. Szabolcs - Támogató
Csatlakozzon programunkhoz, támogassa munkánkat egyszeri hozzájárulással vagy fizessen elő a hetilapra!
A HVG Pártoló Tagság programja az első olyan kezdeményezés, aminek keretében az olvasóink közelebb kerülhetnek szerkesztőségünkhöz, és támogatásukkal segíthetik, hogy újságírói munkánkat továbbra is az eddig megszokott magas színvonalon végezhessük. Támogatóként már heti egy kávé árával is hozzájárulhat a minőségi újságíráshoz! Csatlakozzon programunkhoz, támogassa munkánkat egyszeri hozzájárulással vagy fizessen elő a hetilapra!
Kényszertörlések miatt apad drasztikusan a magyar cégek száma

Kényszertörlések miatt apad drasztikusan a magyar cégek száma

Miért rángatja mindenki idegesen a fejét a fekete-fehér csíkok láttán?

Miért rángatja mindenki idegesen a fejét a fekete-fehér csíkok láttán?

A hollywoodi színészcéh közleményben vádolta meg az amerikai filmakadémiát

A hollywoodi színészcéh közleményben vádolta meg az amerikai filmakadémiát

iPhone-ok lassítása: 10x több mobilban cseréltek akkumulátort a vártnál

iPhone-ok lassítása: 10x több mobilban cseréltek akkumulátort a vártnál

Nem halogathatják tovább a béremelést a cégek

Nem halogathatják tovább a béremelést a cégek

Okoscipőt fejlesztett a Nike, le sem kell hajolni, hogy bekössük

Okoscipőt fejlesztett a Nike, le sem kell hajolni, hogy bekössük