Jaký je výkon jedné větrné turbíny?
Moderní větrná energie je energie velkých kapacit a obřích strojů. Větrné turbíny jsou stále větší a větší. Takhle:
Když se podíváte na změnu ve vnitrozemské flotile větrných turbín v průběhu času, například v Německu, je zřejmý nárůst jejich průměrné velikosti.
Vše roste. Zvětšují se jak věže, které dnes na největších strojích dosahují 140 metrů, zvětšují se lopatky, dosahující délky téměř 90 m, a průměry rotorů dosahující téměř 190 m.
Dnes jsou největší sériové větrné turbíny 8megawattové stroje od společností Vestas (MHI Vestas V164), Adwen (AD-180) a Siemens (SWT-8.0-154 8MW), používané v pobřežní větrné energii, a také 7,5 MW Enercon E Model -126 je největší kontinentální větrný generátor (na obrázku na začátku článku).
Jedná se o produkční modely v provozu. Ještě větší jednotky existují v prototypové podobě.
Existuje omezení velikosti větrných turbín? Čím je to způsobeno?
Je jasné, že velikost větrných turbín se zvyšuje ne z rozmaru, ale na základě ekonomických úvah – ve snaze snížit náklady na elektřinu. Vysoké věže poskytují přístup ke kvalitnějším zdrojům větru (jak říkají odborníci: „ve výšce 100 metrů je vždy komerční vítr“). Zvětšení průměru rotoru umožňuje „zachytit“ více těchto zdrojů a také využít potenciál větru nižší kvality. Zvětšení velikosti může vést ke snížení měrných (na jednotku výkonu) kapitálových a provozních nákladů, což přímo ovlivňuje náklady na elektřinu.
Rostoucí velikost větrných turbín zároveň čelí omezením souvisejícím jak s vlastnostmi použitých materiálů, tak s technologiemi dopravy a instalace. Kromě toho existují fyzikální limity nárůstu velikosti popsaného zákonem čtvercové krychle: objem (respektive hmotnost a cena) použitých materiálů může růst rychleji, než je návratnost tohoto nárůstu.
Omezení dopravy, logistiky a instalace se týkají především pevninské větrné energie. Přeprava sekcí věže o velkém průměru a dlouhých lopatek po zemi je vážnou technologickou výzvou. Průměr přepravovaných trubek/kuželů věží větrných turbín je v současnosti omezen na 4,3 metru, ojediněle je možná přeprava průměrů 4,6 metru. Přeprava takových jednotek na velké vzdálenosti je samozřejmě nesmírně obtížná. Jedním z kompromisních řešení je kombinovaná ocel/železobetonová věž, ve které jsou spodní železobetonové sekce s největším průměrem vyrobeny na místě. Navíc je třeba vzít v úvahu, že přepravní a instalační technika (např. velké jeřáby) má své limity.
Omezení uvedená v předchozím odstavci se v menší míře vztahují na větrnou energii na moři, která využívá výrobní technologie/kapacity stavby lodí, stavby na moři a námořní nákladní dopravu.
Studie provedená letos ve Spojených státech, která zahrnovala průzkum mezi 163 předními odborníky z oboru, ukázala, že velikost větrných turbín bude nadále růst. Zároveň je zřejmé, že růstový potenciál offshore větrných generátorů výrazně převyšuje potenciál onshore větrné energie.
Výsledky studie jsou uvedeny v následujících grafech.
Do roku 2030 se průměrná výška věže větrných turbín v kontinentálním větrném průmyslu přiblíží 120 metrům v Evropě i v USA, průměrný průměr rotoru bude v rozmezí 130–140 metrů a průměrný instalovaný výkon na generátor v Evropě se vyšší než 3,5 MW.
V offshore větrné energii jsou plánované změny mnohem významnější. Průměrný výkon větrných turbín na evropském trhu dosáhne 11 MW, s věžemi vysokými přes 220 metrů. Rozšíří se plovoucí větrné elektrárny. Někteří odborníci předpokládají, že do roku 2030 Maximální výkon pobřežních větrných turbín na pevném základu může dosáhnout 18 MW, tedy více než dvojnásobek dnešních rekordních úrovní.
Je přitom jasné, že větrné elektrárny nebudou růst donekonečna. Pravděpodobně brzy zjistíme optimum, jehož překročení bude náročné především z logistického hlediska a nebude ekonomicky opodstatněné.
