Компания Aeromine представила уникальные «неподвижные» ветрогенераторы, которые предназначены для установки на крышах зданий. Они потенциально способны производить на 50 % больше энергии, чем солнечные панели сопоставимой стоимости, при этом занимая всего 10 % места, которое бы покрыли солнечные батареи.

Источник изображения: Aeromine

Хотя многие в последнее время делают ставку на солнечную энергию, в некоторых местностях с сильными ветрами гораздо лучше покажут себя безлопастные ветряные турбины. Поэтому детище Университета Хьюстона — компания Aeromine Technologies разработала очень необычный ветрогенератор.

Источник изображения: Aeromine

«Энергокоробы» Aeromine занимают довольно мало места на крышах, хотя их высота может достигать порядка 3 м или даже выше с дополнительным оборудованием. Турбины почти бесшумны и не имеют опасных для эксплуатации на крыше лопастей. Специальные панели, отдалённо похожи на автомобильные спойлеры с отверстиями, расположены по бокам от круглой опоры и создают внутри конструкции область низкого давления, затягивающую воздух, в свою очередь, вращающий внутренний пропеллер диаметром около 91 см, который и приводит в движение вал генератора. При этом для их создания не требуется специальных материалов вроде углеволокна.

Расположенная в Северном море крупнейшая в мире морская ветряная электростанция Hornsea 2 полностью введена в эксплуатацию. Она обеспечит электроэнергией более 1,4 млн домохозяйств в Великобритании. Об этом сказано в пресс-релизе компании Orsted, которая занималась реализацией проекта.

Источник изображения: Orsted

Электростанция Hornsea 2 располагается в 89 км от побережья Йоркшира и предназначается для выработки чистой энергии. На площади в 462 км² (эквивалентно площади 64 тыс. футбольных полей) располагается 165 ветряных турбин, произведённых компанией Siemens Gamesa. Суммарно станция может вырабатывать до 1,3 гигаватт энергии.

Для реализации проекта Hornsea 2 использовались массивные турбины мощностью 8 мегаватт каждая. Лопасть такой турбины имеет длину 81 метр, а кончик лопасти в верхней точке достигает высоты 200 метров над уровнем моря. Одного оборота турбины достаточно для питания британского домохозяйства энергией в течение 24 часов, тогда как суммарно станция способна обеспечивать энергией более 1,4 млн домохозяйств. Собранная станцией энергия будет передаваться по подводному кабелю протяжённостью 390 км в Линкольншир, где она будет аккумулироваться и распределяться.

«Текущие глобальные события больше, чем когда-либо, подчёркивают важность знаковых проектов в сфере возобновляемой энергетики, таких как Hornsea 2, которые помогают Великобритании повысить надёжность и устойчивость энергоснабжения, а также снизить затраты потребителей за счёт уменьшения зависимости от дорогого ископаемого топлива», — прокомментировал данный вопрос глава британского подразделения Orsted Дункан Кларк (Duncan Clark).

Моделирование и испытания показали, что практически любая ветряная ферма может увеличить свою энергоотдачу в том случае, если управлять каждой отдельно взятой турбиной как составной частью всего массива, а не как отдельно стоящим объектом. Технологию предложили учёные Массачусетского технологического института и готовы транслировать её для любых действующих и будущих проектов ветряных ферм.

Источник изображения: MIT/Victor Leshyk

Сегодня в мире ветряные турбины производят около 5 % электрической энергии. Подавляющее большинство из них являются частью больших ветряных электростанций, включающих десятки или даже сотни турбин, воздушные турбулентности от работы которых могут влиять друг на друга. Очевидно, что если учитывать взаимное влияние турбин, то совокупная работа всего поля ветряных генераторов может быть оптимизирована, изучением чего занялись специалисты MIT вместе с коллегами из других институтов.

Забегая вперёд, отметим, что оптимизация по совокупности влияния ветряных турбин на выработку подветренных установок позволяет увеличить генерацию каждой турбины на 1,2 % при любой силе ветра и на 3 % при оптимальной силе ветра (от 6 до 8 м/с). С учетом всех установленных в мире ветряных турбин это даёт ощутимый результат в виде дополнительной и практически бесплатной генерации электричества в объёме 31 ТВт·ч в год или $950 млн дополнительного дохода операторам, что эквивалентно установке 3600 новых ветряных турбин.

Управление каждой турбиной в интересах всего массива позволит решить ещё одну проблему — значительно сократить площади, выделяемых под ветряные фермы. В идеальном случае ветряные генераторы необходимо располагать как можно дальше друг от друга, чтобы исключить взаимное влияние на лопасти турбулентных потоков воздуха. Стратегия управления углом поворота каждой турбины даже до невыгодных для неё значений с учётом всех подветренных турбин и всего парка позволяет располагать ветряные генераторы очень и очень плотно, что экономит площадь и снижает сопутствующие расходы.

Исследователи проверили свою стратегию на частном ветряном парке в Индии. Математические расчёты полностью себя оправдали. Учёные уверены, что предложенная ими модель может оптимизировать энергоотдачу любой действующей или будущей ветряной фермы. У каждой фермы будет своя эффективность при оптимизации, которая зависит от множества факторов, но в среднем каждая из них сможет работать на 1,2–3 % лучше.

Согласно подсчётам, к 2050 году в мире необходимо будет утилизировать свыше 200 тыс. лопастей ветряных турбин. Это огромные куски композитного пластика длиной около ста метров и более. Они никогда не разложатся в земле и не предназначены для переработки. Всё может изменить разработка компании Siemens Gamesa. В компании придумали технологию изготовления пригодных к переработке лопастей ветряных турбин и приступили к их испытаниям.

Источник изображения: Siemens Gamesa

Siemens Gamesa рассчитывает, что к 2040 году все детали ветряных генераторов будут перерабатываться. До последнего времени из больших компонентов ветрогенераторов нельзя было перерабатывать только лопасти, тогда как гондолы, части генераторов и корпуса башни подлежали переработке. Для повторного использования материалов, из которых изготавливались лопатки турбин — стеклоткани, металла и пластика — требовалось разработать легко растворимую в слабых кислых растворах смолу.

Состав такой смолы разработали партнёры проекта из компании Aditya Birla Advanced Materials и, более того, смогли придать ему свойства твердеть быстрее обычного состава, что ускорило производство лопастей. После окончания срока службы лопасть из перерабатываемого материала будет погружаться в слабую кислоту, в которой смола полностью растворится, освободив для повторного использования все составные компоненты лопаток.

Источник изображения: RWE Renewables

В настоящий момент дочернее предприятие Siemens Gamesa изготавливает 81-м перерабатываемые лопасти RecyclableBlades и планирует начать изготовление 108- и 115-м лопастей. Первый ветрогенератор с перерабатываемыми лопатками начал выдавать в сеть электричество в составе ветряной электростанции на шельфе в Северном море (проект Kaskasi с запланированной установленной мощностью 342 МВт). До конца года на шельфе планируется запустить 38 ветрогенераторов с перерабатываемыми лопастями.

В четверг началась эксплуатация крупнейшей на Тайване морской ветряной электростанции, построенной у побережья острова. По данным датской компании Orsted, ответственной за создание данной электростанции, турбины на площадках Changhua 1 и 2a начали генерировать энергию в соответствии с расписанием.

Источник изображения: Orsted

Выработанная станцией энергия передана в национальную электросеть через подстанцию принадлежащей властям острова компании Taipower. Ветряные турбины производства Siemens Gamesa Renewable Energy расположены на расстоянии 35-60 км от побережья острова. Проекты Changhua 1 и 2a называются создателями крупнейшей на Тайване прибрежной электростанцией — её максимальная мощность составит порядка 900 МВт. Ожидается, что реализация проекта завершится в текущем году и энергии будет достаточно для обеспечения электричеством 1 млн домохозяйств.

Между тем, всё идёт не столь гладко, как ожидалось. По некоторым оценкам планировалось обеспечить производство до 1 ГВт энергии ещё в прошлом году, пока же комплексы Changhua провели только «демонстрацию силы» мощностью 109 МВт. Считается, что проблемы были вызваны пандемией.

По оценкам Глобального совета по ветряной энергии (GWEC), в краткосрочной и долгосрочной перспективах Тайвань будет занимать второе место в Азии по распространению прибрежных ветроэлектростанций, на первом — материковый Китай. По имеющимся данным, в следующие пять лет Китай рассчитывает добавить станций совокупной мощностью 39 ГВт, а Тайвань — 6,6 ГВт. Вьетнам, Южная Корея и Япония намерены добавить к прибрежной ветроэнергетике 2,2, 1,7 и 1 ГВт соответственно.

Источник изображения: Orsted

К середине текущего десятилетия тайваньские власти намерены получать 20 % энергии из возобновляемых источников. В частности, солнечные элементы к 2025 году будут производить 20 ГВт, а морские ветрогенераторы — более 5,7 ГВт. При этом 50 % производства энергии должно приходиться на природный газ.

Местным властям и бизнесу предстоит ещё много работы. По имеющейся статистике, в 2021 году 44,69 % всей энергии на острове производилось за счёт сжигания угля, 36,77 % приходилось на природный газ, 9,63 % — на атомную энергетику, а на возобновляемые источники — всего 5,94 %, небольшая часть энергии получена с помощью иных энергоносителей.