ITC (Техническият институт на Канарските острови) работи по разработването на нови материали, способни да издържат на екстремни метеорологични условия като жега, студ и силни ветрове. Целта е тези материали да се използват в производството на по-издръжливи и ефективни вятърни мелници, лопатки и вятърни турбини. Проектът AeroExtreme , ръководен от Siemens Gamesa, е съвместно усилие с Министерството на икономиката, промишлеността и конкурентоспособността и Европейския фонд за регионално развитие (ЕФРР) и се очаква да продължи през цялата 2018 г.
Една от основните заплахи за вятърните турбини, особено тези, разположени в морска среда, е неблагоприятният климат. Тези вятърни турбини са изправени пред силни ветрове и непрекъснатото въздействие на частици, транспортирани с висока скорост, което генерира значително износване и намалява тяхната производителност. Освен това, натрупването на мръсотия и микроорганизми върху остриетата намалява техния аеродинамичен капацитет. AeroExtreme вече постигна значителен напредък с високо устойчиви на ерозия материали и фотокаталитични и противообрастващи покрития, с обещанието за увеличаване на живота на вятърните турбини.
Устройство на вятърна турбина
Вятърните турбини са сложни машини, които изискват специализирани компоненти, за да се увеличи максимално ефективността на производството на енергия. В експлоатация са хиляди вятърни турбини с хоризонтална ос (HAT) , съставени от няколко основни елемента:
Кула и фундамент
Кулата и основата са от съществено значение за поддържане на вятърната турбина и поддържане на нейната стабилност. Те могат да бъдат тръбни стоманени, бетонни или хибридни конструкции. Някои кули включват и по-иновативни материали като въглеродни влакна, които са в процес на разработка за плаващи и офшорни вятърни турбини. Опънатите мачтови кули, използвани в по-малки системи, също са жизнеспособни опции поради тяхната лекота и адаптивност.
- Стоманени и бетонни кули: Предлагат максимална издръжливост и са най-използваните.
- Хибридни структури: Те съчетават няколко материала и са нарастваща тенденция.
ротор
Роторът е ключовият компонент, който преобразува вятъра във въртеливо движение. Лопатките, обикновено изработени от фибростъкло или въглеродни влакна, стават все по-леки, но и по-здрави, благодарение на нови материали, като например полимери, подсилени с влакна.
Гондола
В гондолата се помещава централната система, включително генератора и скоростната кутия. AeroExtreme също се стреми да подобри материалите на този важен компонент, тъй като гондолата трябва да може да издържа на климатични и механични промени.
Умножителна кутия
Един от най-важните компоненти във вятърната турбина е скоростната кутия, която увеличава скоростта на въртене на лопатките, за да преобразува механичната енергия във високоефективна електрическа енергия. Скоростните кутии трябва да бъдат произведени от материали, които са устойчиви на износване и лесно се рециклират. В момента се използват биокомпозити и обратими смоли с биологичен произход , които улесняват демонтажа и рециклирането на системата.
Електрическо оборудване на вятърна турбина
Вятърните турбини разчитат не само на своите лопатки и структура, за да генерират енергия. Електрическото оборудване е друг ключов фактор, включително генератори, преобразуватели на енергия, сензори и системи за управление, които следят скоростта и посоката на вятъра. Разработването на нови сензори също е приоритет, подобрявайки производителността при неблагоприятни условия.
От друга страна, енергията трябва да се подава в електрическата мрежа, за което съвременните вятърни турбини имат индивидуални системи за захранване , което повишава надеждността на вятърните паркове. Самовъзстановяващите се покрития и новите лепила също са сред най-новите разработки, насочени към удължаване на експлоатационния живот на тези системи.
Предимства на бързите вятърни турбини
Високоскоростните вятърни турбини обикновено имат по-малко лопатки от по-бавните си аналози, което, макар и да изглежда като недостатък, позволява по-ефективен контрол на изходната им мощност въз основа на вятърните условия. Тъй като са по-леки и по-бързи, размерът и цената на системата са намалени, което ги прави по-икономични и лесни за поддръжка. Последните проучвания са интегрирали въглеродни влакна и други усъвършенствани композитни материали в техния дизайн, подобрявайки съотношението здравина-тегло на ключовите им компоненти.
В допълнение, бързите вятърни турбини са по-устойчиви при условия на поривист вятър. Това е така, защото по време на спиране на ротора аксиалната тяга е по-малка, отколкото при бавните версии.
Накратко, разработването на нови материали трансформира индустрията за вятърни турбини. От интегрирането на подсилени с влакна полимери до изследване на антиобрастващи покрития, тези иновации позволяват създаването на по-устойчиви вятърни турбини, по-лесни за рециклиране и способни да генерират повече енергия с по-малко въздействие върху околната среда. С навлизането на биокомпозитите и решенията за самолечение, бъдещето на вятърната енергия непрекъснато се развива, предоставяйки възможности за продължаване на намаляването на разходите и повишаване на устойчивостта.