Naukowcy pracują nad nową technologią dla morskich turbin wiatrowych

Super turbiny wiatrowe przynoszą ważny przełom technologiczny. Czteroletni projekt korzysta z wiedzy eksperckiej dziewięciu partnerów europejskich z sektora przemysłu i nauki, a rolę koordynatora pełni Tecnalia z Hiszpanii.

Zespół SUPRAPOWER jest przekonany, że obecne turbiny wymagają nowych rozwiązań, aby zapewnić lepszą skalowalność mocy, mniejszą wagę i większą niezawodność. Wynika to z faktu, że ogromne rozmiary i waga zwiększają koszty fundamentów stałych, jak i tych na ruszcie, a także koszty operacyjne i eksploatacyjne. Producenci skupiają się już od jakiegoś czasu na sposobach redukowana kosztów operacyjnych i eksploatacyjnych turbin wiatrowych.

Zespół Tecnalia sądzi, że właśnie pod tym względem posiada przewagę w postaci nadprzewodnictwa. Partnerzy postrzegają je jako drogę w kierunku budowania wydajnych, solidnych i kompaktowych elektrowni wiatrowych z nadprzewodnikowym generatorem 10 MW. W ten sposób uzyskane zostaną istotne oszczędności energii i surowców, a także wydłuży się okres użytkowania turbiny.

Nadprzewodnictwo to obszar, na którym koncentruje się jeden z partnerów projektu - Wydział Inżynierii Kriogenicznej Instytutu Technologii w Karlsruhe (KIT). Naukowcy specjalizujący się w fizyce technicznej szukają sposobów zapewnienia sprawnej pracy nadprzewodzącego generatora poprzez stworzenie rotacyjnego kriostatu, zdolnego do schłodzenia nadprzewodzących zezwojów do minus 253°C. Ta temperatura ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia przepływu prądu elektrycznego bez oporu. Poniżej pewnej temperatury, nadprzewodniki nie mają rezystancji i przewodzą elektryczność bez strat.

Dr Holger Neumann, kierownik Wydziału Inżynierii Kriogenicznej, podaje dalsze wyjaśnienia: - Zważywszy na fakt, że wydajność takich chłodnic jest ograniczona, musimy zadbać o to, by ciepło między nimi a nadprzewodzącymi zezwojami było odpowiednio przewodzone. Ponadto musimy uwzględnić wpływ rotacji na przewody cieplne, które możemy użyć. Z drugiej strony, kriostat wymaga wysokowydajnej termoizolacji.

Koordynator projektu, Iker Marino Bilbao z Wydziału Energii i Środowiska Tecnalia, dodaje: - Naszym głównym celem w pierwszym roku była walidacja koncepcji modularnego kriostatu rotacyjnego. Następnie przygotujemy koncepcyjny projekt nadprzewodzącego, skalowalnego generatora. Oprócz przygotowania projektu skonstruujemy i przetestujemy próbne zezwoje nadprzewodzące do budowy zezwojów generatora (skalowalnego generatora 500 kW) w 2014 r. Testy zostaną przeprowadzone w laboratorium.

Przełomowe rozwiązania mają odpowiednio obniżyć masę głowicy turbiny i jej rozmiary, co z kolei ma obniżyć koszty produkcji turbiny o 30%.

Energia wiatrowa ma wnieść poważny wkład w zmianę niewydajnej energetyki w całej Europie. Unia Europejska wyznaczyła cel obniżenia emisji o 20%, poniżej poziomu z 1990 r., jako część działań zmierzających do radykalnej redukcji emisji gazów cieplarnianych i podniesienia bezpieczeństwa energetycznego.