Pálmafa ihlette a hurrikánnak is ellenálló szélturbinát

A klímaváltozás miatt egyre gyakrabbak lehetnek a komoly szélviharok, miközben a bolygó energiaigényeit egyre növekvő mértékben fedezzük megbízhatónak számító megújuló forrásokból. Ilyen a szélenergia is, a komoly viharok, illetve a szintén a klímaváltozás miatt egyre intenzívebbé váló hurrikánok könnyen kárt tehetnek a hatalmas szélturbinákban. Különösen igaz ez a tengerre, óceánra telepített, úgynevezett offshore szélfarmokra, amelyeket ráadásul a civilizációtól távoli elhelyezkedésük miatt nehézkes javítani, karbantartani.

Ezen segíthet a University of Virginia, a University of Texas, a University of Colorado és a National Renewable Energy Laboratory (NREL) közös fejlesztése, egy új típusú szélturbina, amelyet kifejezetten arra terveztek, hogy ellenálljon az erős széllökéseknek és a komoly viharoknak – írja a University of Colorado közleménye.

A hagyományos szélturbinák rotorjai túl merevek, az erős széltől eltörhetnek

(Fotó: Unsplash/Jan Kopřiva)

A jelenleg használt legnagyobb tengeri szélturbinák akár a 150 méteres magasságot is elérhetik, ezeknek a szerkezeteknek a teljesítménye pedig akár 8 megawatt is lehet, ami több ezer háztartás szükségleteit képes biztosítani. Az óceánon tomboló szélviharok, hurrikánok viszont komoly károkat okozhatnak a szélturbinákban, ezzel közvetve fenyegetve a szélenergiára támaszkodó országok energiaellátását.

A pálmafák adták az ötletet a projektünkhöz, amelyek akár a legkomolyabb hurrikánokkal is képesek megbirkózni

– mondta Lucy Pao, a coloradói egeytem villamosmérnöki tanszékének vezetője.

A világ legnagyobb szélturbinái magasabbak az Eiffel-toronynál is (Forrás: sumrwind.com/Chao Qin)

Az amerikai kutatók érdekes megoldáshoz folyamodtak: mivel a „hagyományos” szélturbinákat úgy tervezték, hogy azok a szélirányba „nézzenek”, a hatalmas, akár 125 méteres rotorok így óriási terhelést kapnak, sőt, a rotorok meghajlása akár azt is eredményezheti, hogy nekiütköznek a szélturbina tartóoszlopának. Ennek elkerülése érdekében a rotorokat nehéz és merev anyagból készítik, ami növeli a turbinák telepítési költségeit.

A három egyetem mérnökei ezért – a pálmafák mozgását megfigyelve – egyszerűen megfordították a turbinát, azaz, a rotorokat a szél így „hátulról” éri, ezért, még ha azok el is hajlanak, kizárt, hogy hozzáérjenek a tartóoszlophoz. Ennek köszönhetően a rotorokat akár könnyebb, rugalmasabb anyagból is el lehet készíteni, mivel így azok nyugodtan meghajolhatnak a szélben, ahelyett, hogy eltörnének, mint a merevebb anyagból készült társaik.

A rotorokat úgy terveztük, hogy rendkívül könnyűek és rugalmasak legyenek, így képesek alkalamzkodni a szél erejéhez. Ezzel csökkenthetjük a turbinák gyártási költségeit és közvetve a megújuló energia árát

– mutatott rá Mandar Phadnis, a kutatás vezetője.

A kutatócsoport hat éves kutatás-fejlesztést követően június 10-én mutatta be kétrotoros turbina-prototípusát, amelynek teljesítménye bő 53 kilowatt volt. A demonstráció során úgy találták, hogy a turbina megbízhatóan teljesített és még erősebb széllökések során is képes volt hatékonyan működni.

A turbina „fejét” egy vezérlőrendszer irányítja, hogy az mindig optimális irányba forduljon, azaz az uralkodó széliránnyal ellentétesen, hogy a speciális rotorok a legjobb hatásfokkal tudjanak energiát termelni. A maximális teljesítmény érdekében egy ügyes szoftveres trükköt is bevetettek: a turbina képes változtatni a generátor forgatónyomatékát, így védve ki, hogy egy erősebb széllökés kárt tegyen az energiatermelő eszközökben.

Pao és kutatócsapata most azon dolgozik, hogy a demonstrációra használt prototípusnál jóval nagyobb szélturbinákat is létre tudjanak hozni, amelyek ellenállnak a szélviharoknak. Mostanra elkészült két óriási, offshore felhasználásra szánt 25, illetve 50 megawattos turbina modellje, a következő lépés a valódi turbinák kifejlesztése lesz. A kutatók szeretnék elérni, hogy az új generációs szélerőművek legalább két évtizeden át megbízhatóan tudjanak energiát termelni.

Még van mit mesélnünk neked, minden érdekességet megtalálsz itt!