Nowe łopatki dla turbin pracujących na terenach górzystych

Nowe łopatki dla turbin pracujących na terenach górzystych

Greccy inżynierowie opracowali nowy typ łopat dla turbin wiatrowych pracujących w terenach górzystych. Koncepcja rozdzielonych łopatek, maksymalizuje moc turbiny przy jednoczesnym obniżeniu nakładów produkcyjnych, montażowych oraz kosztów eksploatacyjnych.

Kraje europejskie postawiły sobie ambitne cele w zakresie zwiększenia produkcji energii z źródeł odnawialnych do roku 2010. Niestety nie we wszystkich rejonach Europy adaptacja nowych źródeł energii postępuje w jednakowym tempie.

Farmy wiatrowe bardzo dobrze przyjęły się na północnych wybrzeżach Europy i w Skandynawii. Natomiast na terenach górzystych Europy Południowej energia wiatru pozostaje w znacznej części niewykorzystana. Dzieje się tak z powodu trudnych warunków pracy urządzeń, wynikających z niejednokrotnie silnych i wyjątkowo zmiennych wiatrów. Aby sprostać tym szczególnym wymaganiom, w ramach projektu MEGAWIND została opracowana nowa uniwersalna konstrukcja turbin wiatrowych (klasy 1MW), dedykowana specjalnie dla terenów górzystych.

Szczególnie istotnym elementem projektu, było opracowanie i przetestowanie przez greckich inżynierów z Uniwersytetu Patras, nowych 30 metrowych łopat turbiny. Grupa inżynierów sięgnęła poza konwencjonalne rozwiązania łopat i stworzyła pierwsze łopatki rozdzielone – zdolne do pracy przy mocach rzędu jednego megawata. Specyficzny kształt łopat, pozwala uzyskać większą ilość energii, szczególnie podczas silnych wiatrów, które często występują w terenach górzystych. Aby uchronić konstrukcję przed dodatkowymi naprężeniami, w miejscach szczególnie narażonych na uszkodzenia, łopatki zostały wzmocnione za pomoc włókien węglowych.

Algorytm opracowanym podczas prac projektowych posłużył do optymalizacji geometrii łopaty, w skład której wchodzą m.in. powierzchnia, profil oraz grubość. Kryterium optymalizacji stanowił wskaźnik AEC (Annual Energy Capture), określający całkowitą ilość energii, generowaną przez urządzenie w ciągu jednego roku. Z użyciem algorytmu przeanalizowano blisko 200 różnych typów łopatek.

W ramach projektu MEGAWIND przetestowano pełnowymiarowy model turbiny. Testy odbyły się zgodnie ze standardem Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (np. IEC 61400-23). Pomiary niektórych elementów urządzenia, np. połączeń mechanicznych, pozwoliły oszacować potencjalne zużycie podzespołów i trwałość turbiny.

Dodatkowe udoskonalenia w nowym rozwiązaniu, dotyczą cyklu produkcyjnego – który został skrócony, przez co zostały obniżone również koszty produkcji i transportu. Modułowa konstrukcja systemu, znacząco ułatwia montaż w miejscu instalacji, co stanowi istotną zaletę szczególnie w miejscach o zmiennym ukształtowaniu terenu. Modułowość konstrukcji ma również wpłynąć pozytywnie na czynności związane z obsługa i ewentualną wymianą niektórych elementów urządzenia. Konstruktorzy turbiny, mają nadzieję że pokonane przez nich bariery techniczne, wesprą w dużym stopniu rozwój energetyki wiatrowej na górzystych terenach Europy Południowej.

(pk)