Нам необходимо предпринять решительные меры для остановки всемирной беды, которую представляет собой изменение климата. Нам нужно не только перестать использовать ископаемое топливо, но и разработать и внедрить более мощные и надежные источники возобновляемой энергии, способные полностью заменить ископаемое топливо. Это гигантская задача, и хотя мы медленно приближаемся к ее решению, до цели еще далеко. Однако, прототип ветряной турбины от Siemens Gamesa только что побил рекорд по производству энергии и, возможно, значительно приблизил нас к окончательному избавлению от ископаемого топлива. Но как?
Недавно Siemens Gamesa сообщила в твите, что их прототип ветряной турбины 14–222 DD произвел рекордные 359 МВт·ч энергии за 24 часа. Это невероятное количество энергии! Этого достаточно, чтобы полностью зарядить Tesla Model S 3590 раз с нуля, что позволит проехать 1 453 950 миль! Или же этого достаточно, чтобы обеспечить энергией средний дом в США на 11 967 дней, или 32,76 года. А еще это может полностью зарядить огромную сетевую батарею Tesla на 150 МВт·ч в Австралии 2,3 раза. Все это благодаря одной турбине всего за 24 часа!
Так как же этой турбине удается производить столько энергии? Ну, она использует три отличных технологии.
Во-первых, размер. Лопасти этого прототипа имеют гигантский диаметр в 222 метра! Лопасти ветряной турбины работают так же, как парус, что означает, что чем они больше, тем больше энергии они производят. Этого можно добиться, сделав лопасти шире или использовав больше трех лопастей на турбине. Но это на самом деле снижает эффективность. Широкие лопасти действительно производят больше силы, но они также создают большее сопротивление, из-за чего турбина вырабатывает меньше энергии. Если лопасти слишком близко друг к другу (то есть больше трех на турбине), турбулентный воздух от одной может переходить на другую. Это вызывает некорректное течение и может значительно снизить мощность, которую может создать турбина. Поэтому имеет смысл сохранить конструкцию с тремя лопастями с высоким аспектным отношением и просто увеличить их размер.
Хотя это и не самая большая ветряная турбина в мире (у которой диаметр составляет 242 метра), она все же может производить больше энергии. Как это возможно? Теперь, это связано с двумя другими фантастическими технологиями на борту.
Ветряные турбины вращаются медленно, поэтому им нужна коробка передач для ускорения выхода в генератор. Это потому что большинство генераторов очень неэффективны при медленном вращении. Но у этой коробки передач есть много трения и потерь внутри, что значительно снижает общую эффективность. Например, коробка передач в вашем автомобиле, которая намного меньше и проще, может привести к потерям мощности до 25%! Чтобы усугубить ситуацию, шестерни ветряных турбин требуют регулярного и сложного обслуживания.
Но это не относится к этой турбине. Она использует новый тип медленноходного генератора, поэтому ей не нужны шестерни. Вместо этого турбина напрямую соединена с генератором. Это значительно снижает количество деталей, что делает ее дешевле, проще в обслуживании и, что наиболее важно для нас, более эффективной и мощной.
Последний элемент технологии - это система прохождения через сильный ветер (High Wind Ride Through, HWRT). Большинство ветряных турбин должны отключаться, когда ветер становится слишком сильным (обычно около 25 м/с). Если бы они не останавливались, скорость лопастей была бы достаточной, чтобы центробежные силы разорвали их. Когда это происходит, разрушенные лопасти могут даже повредить пилон, на котором установлена турбина, полностью уничтожая всю установку.
Но эта турбина не отключается резко. Вместо этого HWRT снижает выходную мощность по мере увеличения скорости ветра. Это эффективно замедляет турбину постепенно, так что она все еще вращается, но намного медленнее. Это позволяет турбине продолжать вырабатывать энергию, когда все остальные турбины отключены, что позволяет ей производить гораздо больше энергии во время штормов.
Вот как эта турбина смогла произвести так много энергии всего за 24 часа. Но это не просто экспериментальная модель, которая не будет использоваться в ближайшие годы. Она войдет в производство в 2024 году и уже используется на нескольких морских ветряных фермах в Великобритании.
Таким образом, может ли такая мощная ветряная турбина изменить мир ветроэнергетики? Я так думаю.
Siemens Gamesa заявила, что одна турбина 14–222 DD может обеспечить энергией 18 000 домов в ЕС, что эквивалентно 66 600 МВт·ч энергии в год. Это означает, что даже когда на улице не безумно ветрено, эта турбина все равно может производить 182,45 МВт·ч энергии в средний день. Опять же, от одной турбины!
Чтобы это лучше понять, в 2021 году Великобритания использовала 294,2 ТВт·ч энергии. Чтобы полностью обеспечить Великобританию энергией от 14–222 DD, потребуется установить 4414 таких турбин. На морской ветряной ферме турбины должны быть установлены на расстоянии пяти роторных лопастей друг от друга, так что наши турбины должны быть размещены на расстоянии 555 метров друг от друга, что делает эту ветряную ферму, питающую Великобританию, площадью 36,9 квадратных километров или 14 квадратных миль. Это примерно 2% от размера Лондона или около 62% от размера Манхэттена.
Это представляет собой значительное уменьшение размера ветряной фермы. Это значительно упрощает установку, поскольку малый размер снижает вторжение в судоходство, миграцию птиц или крупных морских млекопитающих. Более того, так как требуется установить меньше турбин и они требуют меньшего обслуживания, установка и эксплуатация должны быть дешевле и быстрее.
Теперь это не единственная крупная и сверхэффективная ветряная турбина, выходящая на рынок. Но это показывает, какое огромное значение они могут иметь. Скоро мы сможем обеспечивать энергией целые страны с помощью относительно небольших ветряных ферм. В сочетании с невероятно низкими выбросами углерода ветряных турбин, их низким воздействием на добычу и незначительным воздействием на окружающую среду (особенно для морской ветроэнергетики), у нас есть почти идеальный источник энергии. Так что готовьтесь, потому что ветроэнергетика скоро станет одним из лучших источников энергии, которыми мы располагаем.