Ανεμογεννήτριες: Η επιστήμη πίσω από την παραγωγή ενέργειας

ανεμογεννήτριες

Οι ανεμογεννήτριες βρίσκονται παντού, με διάφορες μορφές, εδώ και χιλιάδες χρόνια. Από τους τροπικούς κύκλους έως την Αρκτική, ήταν από τις πρώτες μηχανικές διατάξεις που αντικατέστησαν τη μυϊκή δύναμη του ανθρώπου και των ζώων για την παραγωγή έργου. Από τότε που χρησιμοποιήθηκαν για την άλεση σιτηρών ή την άντληση νερού, έγινε σαφές ότι ο αέρας ήταν μια χρήσιμη πηγή καθαρής ενέργειας.


Έπρεπε, όμως, να φτάσουμε στις αρχές του 20ου αιώνα ώστε η αιολική ενέργεια να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Ωστόσο οι σημερινές ανεμογεννήτριες είναι πολύ διαφορετικές από τα ξαδέλφια τους, των αρχών του προηγούμενου αιώνα. Πολύ ψηλότερες από το Άγαλμα της Ελευθερίας και με διάμετρο ρότορα μεγαλύτερη από το άνοιγμα φτερών ενός αεροσκάφους Airbus A380. Και η εξέλιξη συνεχίζεται.

Στις 19 Μάϊου, ανακοινώθηκε η τελική φάση ανάπτυξης αυτού που ονομάζεται ως «το μεγαλύτερο υπεράκτιο αιολικό πάρκο στον κόσμο», ανοιχτά της Αγγλίας. Στην καρδιά αυτού του εγχειρήματος βρίσκεται η τεράστια ανεμογεννήτρια Haliade-X, ισχύος 15 MW.

Η εν λόγω ανεμογεννήτρια είναι μια γιγάντια κατασκευή με ύψος 260 μέτρα και λεπίδες μήκους 107 μέτρων. Μια περιστροφή του ρότορα της Haliade-X μπορεί να τροφοδοτήσει ένα νοικοκυριό στο Ηνωμένο Βασίλειο για δύο ημέρες.

Πηγή Γραφήματος: Vox

Για να φτάσουμε σε αυτά τα μεγέθη, τα τελευταία 40 χρόνια προηγήθηκαν σημαντικά τεχνολογικά άλματα. Οι λεπίδες ανεμογεννητριών κατασκευάζονταν από υαλοβάμβακα και ρητίνη, υλικά που περιόριζαν το μέγεθος και συνεπώς την ισχύ τους. Τα μοντέρνα πτερύγια κατασκευάζονται από ανθρακονήματα και άλλα προηγμένα υλικά, με αποτέλεσμα να είναι έως και 90% ελαφρύτερα από ό, τι οι λεπίδες της δεκαετίας του 1980. Ακριβώς λόγω του μεγέθους και του σχεδιασμού τους, οι σύγχρονες ανεμογεννήτριες μπορούν να παράγουν έως και 15 ΜW ενέργειας.

Πέρα, όμως, από τη μείωση του βάρους τα σύγχρονα πτερύγια ανεμογεννητριών διαθέτουν υψηλότερη αντοχή και αεροδυναμικές βελτιώσεις για τον περιορισμό του παραγόμενου θορύβου.

Πλωτά αιολικά πάρκα: Η ενέργεια σε βαθιά νερά

Το επόμενο βήμα εξέλιξης είναι ακόμα πιο φιλόδοξο και αφορά την εγκατάσταση ανεμογεννητριών σε πλωτές πλατφόρμες. Τώρα, στα πρόθυρα της εμπορικής ωριμότητας, οι πλωτές αιολικές διατάξεις έχουν θεωρητικά τη δυνατότητα να καταστούν μια από τις πιο σημαντικές νέες αγορές ανανεώσιμης ενέργειας.

Το πρώτο ερώτημα που προκύπτει είναι πώς διατηρείς σταθερή μια τεράστια ανεμογεννήτρια πάνω σε μια πλωτή βάση. Ακριβώς, όπως διατηρούνται όρθια τα παγόβουνα: Το μεγαλύτερο μέρος της μάζας βρίσκεται κάτω από το νερό.

Οι γιγαντιαίοι ιστοί και οι στρόβιλοι «κάθονται» σε πλωτές καρίνες από σκυρόδεμα και χάλυβα, σαν σημαντήρες ψαρέματος. Είναι ενδεικτικό ότι κάθε στρόβιλος του πλωτού αιολικού πάρκου Hywind Scotland έχει μάζα περίπου 350 τόνους. Επειδή, όμως, βρίσκεται στην κορυφή ενός ιστού με ύψος 120 μέτρα, απαιτεί πλωτήρα από 6.060 τόνους έρματος, προκειμένου να διατηρείται σε κατακόρυφη θέση.

Οι πλωτήρες με τη σειρά τους διατηρούνται σταθεροί χάρη σε τρία καλώδια πρόσδεσης που είναι συνδεδεμένα με αγκύρια στον πυθμένα της θάλασσας. Σε διαφορετική περίπτωση ακόμα και αυτές οι τεράστιες hi tech δομές θα παρασύρονταν από τα θαλάσσια ρεύματα. Συναρμολογούνται σε τμήματα και ανάλογα στο θαλάσσιο περιβάλλον εκτείνονται έως και περίπου 90 μέτρα κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας, καθιστώντας τη δομή κατάλληλη για βάθη μεταξύ περίπου 100 και 130 μέτρα.

Το δεύτερο ερώτημα είναι γιατί πλωτά αιολικά πάρκα. Καταρχήν γιατί σύμφωνα με εκτιμήσεις σχεδόν το 80% του εκμεταλλεύσιμου υπεράκτιου αιολικού δυναμικού βρίσκεται σε νερά με βάθος μεγαλύτερο από 60 μέτρα. Έχει επίσης υπολογιστεί ότι οι άνεμοι είναι ισχυρότεροι και πιο «συνεπείς» όσον αφορά τη διάρκειά τους, μακριά από τις ακτές. Οπότε αν θέλουμε να αξιοποιήσουμε αυτό το τεράστιο αιολικό δυναμικό, σταθερές δομές και πύργοι που φτάνουν μέχρι τον πυθμένα της θάλασσας δεν αποτελούν λύση.

Ήδη τα αιολικά πάρκα σε Βόρεια και Βαλτική Θάλασσα και αλλού έχουν αυξήσει σημαντικά την παραγωγή καθαρής ενέργειας στην Ευρώπη. Ωστόσο, έχουμε να κάνουμε με αιολικά πάρκα σταθερών δομών, σχετικά κοντά σε ακτές. Έτσι, η υφιστάμενη υπεράκτια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην Ευρώπης δεν ξεπερνά τα 25 Gigawatt.

Εδώ υπεισέρχεται στην εξίσωση ο δεύτερος παράγοντας που καθιστά τα πλωτά αιολικά πάρκα σημαντικά: μια μαζική αύξηση των παραθαλάσσιων συστοιχιών αιολικής ενέργειας δεν θα ήταν εφικτή, αφού πιθανότατα θα συναντούσε σοβαρές αντιδράσεις. Κατά συνέπεια αν η εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας σε θαλάσσιο περιβάλλον, συνιστά επιλογή που θέλουμε να έχουμε στο μέλλον, τα βαθιά νερά δείχνουν μια καλή λύση. Και μαζί με αυτά τα πλωτά αιολικά πάρκα.

Πηγή: liberal.gr

Απάντηση