Υπεράκτια αιολικά: νέα υλικά και σχεδιασμός για αυξημένη απόδοση

Ένας μηχανικός του Πανεπιστημίου του Κέμπριτζ καλεί τις εταιρείες που δραστηριοποιούνται στον κλάδο της αιολικής ενέργειας να επανεξετάσουν το σχεδιασμό των υπεράκτιων ανεμογεννητριών με στόχο να αυξήσουν την απόδοσή τους και να μειώσουν το ενεργειακό κόστος κατασκευής και εγκατάστασής τους στη θάλασσα.

Ο Τζιμ Πλατς του Ινστιτούτου Κατασκευών του Πανεπιστημίου Κέμπριτζ πιστεύει πως οι επενδύσεις στην αιολική ενέργεια, και συγκεκριμένα στα υπεράκτια πάρκα, θα είχαν πολύ υψηλότερη απόδοση εάν χρησιμοποιούνταν δομές στηριζόμενες σε ανθεκτικούς ιστούς αντί για τους βαρείς,

κάθετους συμβατικούς πύργους που στηρίζουν τις έλικες.

Ο Πλατς επισημαίνει ότι ο κλάδος θα πρέπει να επενδύσει σε πιο καινοτόμες μεθόδους για την κατασκευή και εγκατάσταση των πύργων και των υποστηρικτικών τους υποδομών.

Η αποδοτικότητα μιας ανεμογεννήτριας καθορίζεται από τον λόγο εκμετάλλευσης του ανέμου (harvesting ratio), ο οποίος προκύπτει από τη σύγκριση της ενέργειας που απαιτήθηκε για την κατασκευή της με την ποσότητα της ενέργειας που παράγει.

Οι ανεμογεννήτριες αποτελούνται από τρία βασικά στοιχεία: τις έλικες, τον μηχανισμό μετάδοσης κίνησης και τη γεννήτρια που παράγει ηλεκτρισμό και τον πύργο που στηρίζει όλα τα κινητά μέρη. Τέλος, είναι τα θεμέλια που στηρίζουν τον πύργο στη θέση του. Ο πύργος είναι κατασκευασμένος από χάλυβα και τα θεμέλια από οπλισμένο σκυρόδεμα.

Σε μια χερσαία ανεμογεννήτρια τα δύο τρίτα της ενέργειας που καταναλώνονται για την κατασκευή της αφορούν στα κινητά μέρη και το ένα τρίτο στην υποδομή του πύργου, με το λόγο εκμετάλλευσης του ανέμου να ανέρχεται σε 40 προς 1.

Ωστόσο, οι υπεράκτιες ανεμογεννήτριες απαιτούν βαρύτερους πύργους και μεγαλύτερα θεμέλια με το λόγο εκμετάλλευσης του ανέμου να μειώνεται σε 15 προς 1.

Δεδομένου ότι ο χάλυβας ως υλικό υπόκειται σε διάβρωση και κόπωση, ο Πλατς επισημαίνει την ανάγκη για χρήση ελαφρύτερων, ανθεκτικότερων και αντιοξειδωτικών υλικών.

Προκαταρκτικές έρευνες έδειξαν ότι οι στηριζόμενοι σε “ιστούς” χάλυβα πύργοι θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια πολύ καλύτερη λύση από τους συμβατικούς.

Η χρήση χαλύβδινων καλωδίων για την στήριξή τους στον θαλάσσιο πυθμένα θα μπορούσε να οδηγήσει σε ελαφρύτερες και ανθεκτικότερες κατασκευές και σε αύξηση του λόγου εκμετάλλευσης του ανέμου σε 25 προς 1.

Σε μια δεύτερη φάση, ο Πλατς προτείνει τη χρήση σύνθετων υλικών για την κατασκευή των θεμελίων αντί για τον ενεργοβόρο χάλυβα και το τσιμέντο με στόχο ο λόγος εκμετάλλευσης του ανέμου να αυξηθεί περαιτέρω σε 32 προς 1.

Σε αυτή την κατεύθυνση κινείται η φινλανδική εταιρεία Mervento με μια υπεράκτια ανεμογεννήτρια που θα εγκατασταθεί στη Βαλτική Θάλασσα.

Αξίζει να σημειωθεί πως οι επιστήμονες αναζητούν εναλλακτικά σχέδια για τις υπεράκτιες ανεμογεννήτριες. Σε αυτό το πλαίσιο ορισμένοι επιστρέφουν στις ανεμογεννήτριες κάθετου άξονα-VAWTs (διαβάστε σχετικά στο econews).

econews