Stabilizatory umożliwią budowę dryfujących farm wiatrowych na pełnym morzu

Stabilizatory umożliwią budowę dryfujących farm wiatrowych na pełnym morzu

Pełne morze to idealne środowisko dla turbin wiatrowych. Wieją tam wiatry silniejsze niż gdzie indziej, a wielkie urządzenia nie deformują krajobrazu dla turystów i ludności lokalnej. Ale w jaki sposób uodpornić turbiny na wywrócenie w czasie sztormu? To wyzwanie podjęło konsorcjum ośrodków akademickich i prywatnych firm występujące pod nazwą DeepCwind.

W 2012 roku konsorcjum zainstaluje mały prototyp turbiny wiatrowej o innowacyjnej budowie w pobliżu wyspy Monhegan u wybrzeży amerykańskiego stanu Maine. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, pełnowymiarowa wersja turbiny o mocy 3-5MW zostanie uruchomiona prawdopodobnie znacznie dalej od brzegu. Może to być przełom na drodze do budowy farm wiatrowych z dala od miast przybrzeżnych, zlokalizowanych daleko na otwartym morzu.

Turbiny zainstalowane w płytkich wodach przybrzeżnych funkcjonują w Europie, ale już np. w USA projekty tego typu są blokowane. Oddalenie urządzeń od brzegu pozwoliłoby na zredukowanie ich wpływu na życie mieszkańców rejonów nadmorskich, a takie rozwiązanie ma dodatkowo jeszcze jedną zasadniczą zaletę. „Większość potencjału wiatrów drzemie właśnie na otwartym morzu” mówi Walt Musial z National Renewable Energy Laboratory w Golden w stanie Colorado, osoba niezwiązana z konsorcjum. Wiatr wieje mocniej nad morzami i oceanami niż nad lądem, ponieważ nie traci energii w wyniku turbulencji spowodowanych przez budynki, drzewa czy wzgórza.

Największą przeszkodą do ominięcia przy budowie pełnomorskich farm wiatrowych jest fakt, że duże i ciężkie łopaty czynią turbiny podatnymi na wywrócenie, szczególnie na wyższych falach. Turbiny przybrzeżne budowane są na fundamentach osadzonych w dnie, ale w przypadku tych daleko od brzegu takie rozwiązanie byłoby zupełnie niepraktyczne.

Nie mając gotowych, przetestowanych rozwiązań, które mogłyby pomóc utrzymać turbiny w pionie, DeepCwind prowadzi testy trzech różnych koncepcji na modelach w skali 1:50 w specjalnych basenach symulujących fale na University od Maine w Orono. Jedno rozwiązanie stanowi potężna rura dryfująca z masywnym kilem i dodatkowymi kotwicami. Druga koncepcja polega na przymocowaniu turbiny do dna za pomocą lin, podobnie do wielu platform wiertniczych. Trzeci pomysł bazuje na parze częściowo zatapialnych platform zbalansowanych jak katamaran i dodatkowo utwierdzonych w dnie za pomocą lin.

Prowadzone badania pozwolą konsorcjum wybrać rozwiązanie do przeprowadzenia drugiego etapu prób, kiedy to inżynierowie zbudują model turbiny wysoki na 30m (skala 1:3). Wiosną 2012 prototyp ma zostać zainstalowany 4km od brzedu wyspy Monhegan, gdzie będzie dryfował 120m ponad dnem morskim.

Prototyp ma umożliwić ocenę zachowania rzeczywistej turbiny podczas szczególnie silnych sztormów. „Piękne w modelu w skali jest to, że możemy zasymulować największy sztorm 50-lecia w przeciągu kilku tygodni.” mówi Habib Dagher z University of Maine, jednocześnie kierownik konsorcjum DeepCwind, mając na myśli, że fale będą trzykrotnie wyższe w odniesieniu do prototypu niż dla pełnowymiarowego urządzenia o wysokości 90 metrów.

Pierwsze urządzenie pełnowymiarowe ma się pojawić na morzu w roku 2014.

(bj)