Tuulivoimayhtiöt ryhtyvät yhä syvempiin vesiin, perinteinen tuulimyllytyyppinen turbiini ei ehkä ole sopivin ratkaisu. On aika tarkastella vaihtoehtoja.

Tuulivoimaloilla oli perinteisesti teriä, jotka pyörivät vaakasuoran akselin ympäri, ja tämä on pysynyt vakiona nykyaikaisissa tuulivoimaloissa. Tavanomaiset horisontaaliset tuuliturbiinit (HAWT) tulivat hallitsemaan tuulivoimamarkkinoita sekä maalla että matalilla vesillä.

Mutta parhaat tuulipuistot löytyvät usein syvemmistä meristä, kaukana tuulen esteistä, laivaväylistä, nimbysistä ja muuttavista linnuista. Merenpohjaan jäykästi kiinnitetyt tukirakenteet eivät ehkä ole taloudellisesti kannattavia 50m: n alapuolella, joten insinöörit kääntyvät sen sijaan kelluviin säätiöihin.

Nämä ovat hyvin erilaisia ​​olosuhteita sähkön tuottamiseksi tuulta, mikä on merkinnyt uudelleen kiinnostusta vaihtoehtoisiin tuuliturbiinikokoonpanoihin. Kuten raportoimme Kuninkaallisen seurakunnan filosofiset tapahtumat vertikaalisen pyörimisakselin käyttöönotto on yksi tällainen vaihtoehto. Nämä turbiinit, jotka aina kohtaavat tuulen, tunnetaan vertikaalisen akselin tuulivoimaloina.

Vakaa rakenne

Perinteiset vaaka-akseliturbiinit ovat erittäin raskaita, ja terät ja laitteet, jotka tuottavat tehoa, on kiinnitetty välttämättä tornin yläosaan. Suuressa offshore-turbiinissa tämä osa voi painaa useita satoja tonnia ja olla noin 100m merenpinnan yläpuolella.

Vertikaalisen akselin turbiinissa tuotantojärjestelmät voivat olla paljon pienemmässä korkeudessa, jopa tornin pohjalla. Tämä tarkoittaa, että VAWT: llä on yleensä paljon pienempi painopiste.

Kelluvalla kannattaa tätä etua suurentaa - ajattele vain, kuinka vakaa olet, kun istut kanootilla eikä seiso siinä.

Generaattoreiden laskeminen tekee niistä myös helpommin saatavilla ja helpompi ylläpitää tai vaihtaa. Esimerkiksi VAWT: n työntekijöiden tarvitsee vain kiivetä lyhyen matkan päästä koneisiin sen sijaan, että kiipeäisi jatkuvasti liikkuvaa 100m-tornia.

Koolla on väliä

Suuremmat tuuliturbiinit tuottavat yleensä halvempaa sähköä. Tämä on johtanut siihen, että turbiinit ovat yhä suurempia ja voimakkaampia, erityisesti offshore-alueilla, joissa 50m-terät ovat nyt rutiininomaisia ​​ja jotkut ovat jopa paljon suurempi.

Mutta tällaiset horisontaalisesti pyörivät jättiläiset saattavat pian saavuttaa rajansa. Jos terän akselia pidetään, kun tämä terä on vaakasuora, gravitaatiovoima on kohtisuorassa siihen nähden, kun taas terän ollessa pystysuorassa (ylöspäin) painovoima on yhdensuuntainen akselin kanssa ja osoittaa kohti terän juuria. Lopuksi, kun terä on jälleen pystysuorassa (alaspäin), gravitaatiovoima on yhdensuuntainen teräakselin kanssa, mutta nyt osoittaa kohti kärkeä. Jonkin verran opinnot väittää, että tämä värähtelevä gravitaatiokuorma rajoittaa vaakasuoran akselin turbiinien kokoa.

Vertikaalisen akselin turbiinit ratkaisevat tämän ongelman, koska kun ne kääntyvät, he kokevat jatkuvan painovoiman, aina samaan suuntaan. Ilman 80m-metallilevyjen pitämistä toisessa päässä VAWT: t voivat mahdollisesti muuttua paljon suuremmiksi.

tutkimus on myös osoittanut, että pystysuorat turbiinit voidaan sijoittaa lähemmäksi toisiaan tuulipuistossa. Joten tietylle alueelle voidaan asentaa enemmän VAWT-laitteita ja enemmän sähköä kuin jos käytettäisiin HAWT-laitteita, mikä vähentäisi sähkön kustannuksia.

Akselin vallankumous

Nyt syntyy ilmeinen kysymys: miksi VAWT: itä ei ole vielä käytetty, jos ne ovat niin edullisia? Tärkein syy on se, että se on edelleen uusi tekniikka. Vaikka tutkijat ovat tarkastelleet pystysuuntaisia ​​akseleita vuosikymmeniä, teknologia jäi taaksepäin pääasiassa materiaalien ja laakerijärjestelmän rajoitusten vuoksi. Sijoittajat näkevät edelleen tunnetun tekniikan turvallisena panoksena ja jopa syvänmeren tuulen tarkastelussa ne ovat olleet taipuvaisempia tukemaan vaakasuoran akselin turbiineja kelluvilla alustoilla.

Kuitenkin sekä hallitukset että tulevaisuuteen suuntautuvat yritykset investoivat nykyään VAWT: n mahdollisuuksiin syvänmeren merituuleen. Nova-projektiYhdistyneen kuningaskunnan hallituksen rahoittama vertikaalisen akselin offshore oli kaupallisesti kannattavaa. Sandia National Laboratories, jota tukee Yhdysvaltain energiaosasto, ja eri EU: n tukemat hankkeet ovat myös tukeneet teknologiaa.

Brittiläisen VertAx Windin tai Norjan Gwindin kaltaiset teollisuusyritykset noudattavat myös erilaisia ​​käsitteitä. Ranskalainen Nenuphar ajaa eteenpäin VAWT-suunnittelua, jossa suunnitelmat (tämän artikkelin yläreunassa) asentavat ensimmäisen kelluvan tuulipuiston Marseillen rannikolla.

Energian kysynnän kasvaessa meidän on pakko tutkia kaikki mahdolliset ratkaisut. Syvänmeren pystysuoran tuuliturbiinien potentiaali olla yksi näistä ratkaisuista on vahva.

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation
Lue alkuperäinen artikkeli.

Tietoja kirjoittajista

Maurizio Collu on opettaja, Offshore-uusiutuvan energian keskus Cranfieldin yliopistossa. Tohtori Collu on Advanced Mechanical Engineering MSc: n kurssijohtaja ja nestemäisen mekaniikan ja lastauksen luennoitsija, CEng, MRINA ja MEI. Hän osallistuu erityisesti nousevan kelluvan tuuliturbiiniteollisuuden offshore-tukirakenteiden käsitteelliseen ja alustavaan suunnitteluun.

Michael Borg tekee parhaillaan jatko-opintoja Tanskan teknillisen yliopiston tuulienergiaosastossa kelluvista pystyakselista tuuliturbiinikonsepteista, joita tuetaan EU: n rahoittamilla DeepWind- ja INFLOW-hankkeilla.

Suositeltu kirja:

Nature's Fortune: Miten liiketoiminta ja yhteiskunta kukoistavat investoimalla luontoon
kirjoittanut Mark R. Tercek ja Jonathan S. Adams.

Mikä on luonnon arvoinen? Vastaus tähän kysymykseen, joka on perinteisesti kehitetty ympäristöasioihin, on mullistava liike-elämän tapamme. Sisään Nature's FortuneMark Tercek, luonnonsuojelualan toimitusjohtaja ja entinen investointipankki, ja tiedekirjoittaja Jonathan Adams väittävät, että luonto ei ole pelkästään ihmisen hyvinvoinnin perusta, vaan myös älykkäin kaupallinen investointi, jota yritys tai hallitus voi tehdä. Metsät, lammikot ja ostereiden riutat nähdään usein pelkästään raaka-aineina tai esteiden poistamiseksi edistymisen nimissä ovat itse asiassa yhtä tärkeitä tulevaisuuden hyvinvoinnillemme kuin teknologialla tai lainsäädännöllä tai yritysten innovaatiolla. Nature's Fortune tarjoaa olennaisen oppaan maailman taloudelliselle ja ympäristöystävälliselle hyvinvoinnille.

Klikkaa tästä lisätietoja ja / tai tilata tämän kirjan Amazonista.